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Uri 功率传感器
0.5–12 THz 平坦< 1 nW/√Hz宽带热释电硅窗
元件 · 0.5–12 THz 平坦,< 1 nW/√Hz

Uri 功率传感器

宽带 THz 功率计,0.5–12 THz 平坦

宽带热释电功率计,分辨率优于 1 nW/√Hz。钽酸锂元件带黑色宽带吸收层,置于硅窗之后,只对吸收的功率响应而与光子能量无关,因此单一校准系数即可覆盖 0.5 至 12 THz 的整个平坦频段。模拟输出为 SMA 或 BNC,可接示波器或锁相放大器。数字 ADC 输出可按需提供。

平坦频段0.5 – 12 THz
响应度85 kV/W at 10 Hz
灵敏度< 1 nW/√Hz
元件LiTaO₃,2 × 2 或 8 × 8 mm
应用笔记
  • 这里涉及两个不同的频率 — 斩波频率(正常使用为 10–15 Hz)与被测光的频率(0.1–20 THz)。本页所有光谱数值均取固定 15 Hz 斩波。
  • 在 0.5–12 THz 平台内,单一校准系数即成立;对完全落在其中的宽带源无需作光谱修正。
  • 低频极限由您的聚焦光学决定,而非探测器 — 聚焦更紧即可恢复。
  • 18 THz 处的凹陷来自硅窗,无法通过聚焦消除。
  • 模拟输出:SMA / BNC,接示波器或锁相放大器。
  • 数字输出:ADC 可按需提供。
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热探测器,一瓦就是一瓦 — 元件并不区分能量由哪种光子带来,只关心它是否被吸收。因此响应在如此宽的范围内保持平坦,曲线形状完全由到达元件的辐射及其被吸收的比例决定,而非由敏感材料本身的性质决定。

两个频率,而非一个 — 混淆二者是阅读热释电规格时最常见的误解。斩波频率决定热信号被调制的快慢,它是下面相对响应表的横轴,也是 85 kV/W @ 10 Hz 变为 66 kV/W @ 15 Hz 的原因。辐射频率是被测光的颜色,是光谱表的横轴。两者互不相关。

利用平台段 — 在约 0.5 至 12 THz 之间,响应恒定在几个百分点以内。一个数值即可覆盖整个范围,这正是该探头适合宽带源的原因。在此范围之外有两项修正,且性质不同:低频下降可通过更紧的聚焦恢复,18 THz 处的窗口凹陷则不能。

必须说明聚焦几何 — Uri2 元件尺寸为 2.0 mm,位于 5.0 mm 孔径之后,而在 0.1 THz 处波长为 3.0 mm,已大于元件本身。不给出聚焦几何的低频截止毫无意义:同一探头用 f/1 光学可达 0.15 THz,用 f/4 则仅 0.6 THz。Uri8 采用 8 mm 元件,可把该极限大幅下移。

窄带源与窗口 — 平行平面窗口就是一个法布里–珀罗标准具。宽带源在许多条纹上平均,看到的是 0.539 的非相干透射率;相干窄带源在扫过 88 GHz 条纹间隔时,可能落在 0.29 到 1.00 之间的任意位置。窄带测量时,窗口透射率不是一个单一数值。

  • ▸ 含窗口的光谱响应度数值按 2 × 2 mm 元件置于标准硅窗之后、15 Hz 斩波计算。85 kV/W 这一标称值为无窗口、10 Hz、对 500 K 黑体的数值。
  • ▸ 几何耦合是您的光束与元件之间界面的性质,而非探测器的性质。下表列出的截止频率假定为衍射极限焦斑聚焦到 2 mm 元件上。
  • ▸ 窗口按未镀膜的高阻硅、标称 0.5 mm 建模。若改用增透膜或红外带通滤光片,所有绝对数值都会随之改变。
规格
灵敏度< 1 nW/sq(Hz)
模拟输出SMA / BNC
数字输出ADC 可按需提供
规格
传感器孔径Uri2:2 mm × 2 mm · Uri8:8 mm × 8 mm
光谱灵敏度0.1 至 350 THz(元件)· 0.1 至 20 THz(含窗口)
平坦频段0.5 至 12 THz,偏差几个 %
敏感元件钽酸锂 + 黑色吸收层
窗口高阻硅,区熔法
入射孔径直径 5.0 mm (Uri2)
响应度85 kV/W @ 10 Hz,无窗口 · 35.6 kV/W @ 15 Hz,含窗口
NEP (10 Hz)< 1 nW/√Hz
热时间常数150 ms
供电电压两块电池
工作温度−20 to 80 °C
输出SMA
调制选配快门
敏感元件与读出电路
探测器类型热释电,电流模式
热释电材料钽酸锂 (LiTaO₃)
有效面积2.0 × 2.0 mm (Uri2) · 8.0 × 8.0 mm (Uri8)
吸收层黑色宽带涂层
入射孔径直径 5.0 mm (Uri2)
反馈电阻100 GΩ
反馈电容0.2 pF
热时间常数150 ms (1.06 Hz)
电学时间常数20 ms (7.96 Hz)
响应与斩波频率的关系
1 Hz65 %79.743.0
2.9 Hz(峰值)100 %122.365.9
3 Hz93 %114.261.6
7 Hz82 %100.053.9
10 Hz70 %85.045.8
15 Hz54 %65.935.5
20 Hz43 %53.128.6
50 Hz19 %23.412.6
100 Hz9 %11.56.2

相对响应以自身峰值归一化,峰值位于热学极点与电学极点之间的 2.9 Hz。1 Hz 以下呈线性上升,8 Hz 以上按 1/f 下降。含窗口的数值已计入硅窗。

太赫兹频段内的响应
0.1 THz3.00 mm0.5390.1635.65.7
0.2 THz1.50 mm0.5390.5035.617.9
0.3 THz1.00 mm0.5390.7935.628.2
0.5 THz0.60 mm0.5390.9935.635.1
1.0 THz0.30 mm0.5391.0035.635.6
2.0 THz0.15 mm0.5391.0035.635.6
5.0 THz0.060 mm0.5391.0035.635.6
10 THz0.030 mm0.5391.0035.635.6
15 THz0.020 mm0.4761.0031.431.4
18 THz0.017 mm0.3491.0023.023.0
20 THz0.015 mm0.4171.0027.527.5

15 Hz 斩波、经硅窗。本征列包含元件与窗口;f/2 列另外计入衍射极限焦斑到 2 mm 元件的耦合。

低频极限与聚焦光学的关系
f/10.15 THz
f/20.3 THz
f/40.6 THz

针对 Uri2 的 2 mm 元件,焦斑按衍射极限高斯光束计算。这是您光学系统的性质,而非探头的性质。

硅窗
材料高阻硅,区熔法
折射率n = 3.42
厚度0.5 mm 标称
透射率,宽带,10 THz 以下0.539 (R = 0.300)
标准具条纹间隔≈ 88 GHz
单个条纹内的透射率0.29 to 1.00
多声子带≈ 610 cm⁻¹ (18.3 THz), α ≈ 8 cm⁻¹
带心处的透射率≈ 0.36
型号与价格
14041Uri2200
14042Uri8650
14043Uri2 OEM100
14047SMA 转 BNC 转换器20
14051调制快门联系
17011Avery DAQ(ADC + 软件)250
17032Avery DAQ(ADC + 软件)OEM130

文档与图表
Uri 功率传感器
Uri 功率传感器
15 Hz 斩波下响应度随辐射频率的变化。红色为元件加窗口本身;蓝色为同一探头置于 f/2 光学之后,阴影带覆盖 f/1 至 f/4。低频段的下降来自光学系统,18 THz 处的凹陷来自硅窗。
15 Hz 斩波下响应度随辐射频率的变化。红色为元件加窗口本身;蓝色为同一探头置于 f/2 光学之后,阴影带覆盖 f/1 至 f/4。低频段的下降来自光学系统,18 THz 处的凹陷来自硅窗。

应用

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