Products HomeLiTaO3増幅焦電ディテクタ
- Wavelength Range from 0.6 µm to 16 µm
- Flat Response Over Wavelength Range
- Adjustable Gain Selection (0 dB to 35 dB)
An MC1F10HP Blade on a Chopper Head
(Included in the MC2000B System) can be used with a CW source to produce a signal on the PDA13A2 pyroelectric detector.
PDA13L2
Switchable-Gain
Pyroelectric Detector
Side View
(8 Gain Steps)
Please Wait
| MIR Detector Selection Guidea | ||||
|---|---|---|---|---|
| Item # (Detector) | Detector Type | Wavelength Range | Maximum Bandwidth | Thermoelectric Cooler |
| PDA10DT (InGaAs) | Photodiode | 0.9 - 2.57 µm | 1 MHz | Yes |
| PDA10D2 (InGaAs) | Photodiode | 0.9 - 2.6 µm | 25 MHz | No |
| PDA10PT (InAsSb) | Photodiode | 1.0 - 5.8 µm | 1.6 MHz | Yes |
| PDA07P2 (InAsSb) | Photodiode | 2.7 - 5.3 µm | 9 MHz | No |
| PDAVJ8 (HgCdTe) | Photodiode | 2.0 - 8.0 µm | 100 MHz | No |
| PDAVJ10 (HgCdTe) | Photodiode | 2.0 - 10.6 µm | 100 MHz | No |
| PDAVJ5 (HgCdTe) | Photodiode | 2.7 - 5.0 µm | 1 MHz | No |
| PDA13L2 (LiTaO3) | Pyroelectric | 0.6 - 16 µm | 10 kHz | No |
特長
- 波長範囲:0.6 µm～16 µm
- 利得が切り替え可能な低ノイズ増幅器
- パルス光または断続光用
- 変調帯域幅:10 Hz～10 kHz
- 100 Hz～1 kHzにおいてフラットな周波数応答
- ディテクタの検出部: 1.3 mm2 (Ø1.3 mm)
- 波長範囲全体でフラットな応答性
- SM1外ネジとSM05内ネジ付き
LiTaO3焦電検出器(パイロエレクトリックセンサ)PDA13L2は、0.6 µm～16 µmにおけるパルス光信号でお使いいただける低ノイズ、かつ利得が切り替え可能な増幅ディテクタです。筐体側面にある回転式スイッチにより、信号増幅を0 dB～35 dBで5 dBごとの8つの利得段階に調整可能です。信号はBNCコネクタから出力され、最大出力電圧5 Vまたは10 Vでそれぞれ50 Ωまたはハイインピーダンス負荷を駆動可能です。薄型の筐体のため、スペースに制約のある光路でもお使いいただけます。
Click to Enlarge
ディテクタPDA13L2は電源LDS12Bとともに発送いたします。
Click to Enlarge
軸外放物面ミラーMPD149-M01は、色収差を生じさせることなく、0.8 µm～20 µmのコリメート光源を集光できるため、ディテクタPDA13L2との使用に適しています。
焦電材料は、温度の変化に応じて電圧差を生成します。焦電ディテクタPDA13L2は、黒金属吸収体でコーティングされ、コーティング無しのセレン化亜鉛(ZnSe)ウィンドウの後ろに収められたLiTaO3(タンタル酸リチウム)センサを使用しています。金属吸収体とLiTaO3センサが入射光を吸収すると、温度が変化し、電圧差が生じます。信号を生成するうえで温度の変化が必要なため、ディテクタには光変調またはパルス光源を必要とします。連続(CW)光ではディテクタが熱平衡に到達してしまい、信号は生成されなくなります。MC2000Bなどの光チョッパか、周波数10 Hz～10 kHzのその他の変調器のご使用をお勧めします。ディテクタPDA13L2の周波数応答は、100 Hz～1000 Hzの間でフラットです。
タンタル酸リチウムは、一般的に動作波長範囲全体においてフラットな応答曲線を示します。そのため、ディテクタPDA13L2は、広帯域信号または可視(VIS)～中赤外(MIR)域波長の光の使用に有用です。セレン化亜鉛(ZnSe)ウィンドウの透過率、黒金属コーティングやLiTaO3基板の吸収率、周波数応答については「仕様」タブの性能グラフをご覧ください。
筐体にはSM1外ネジとSM05内ネジが付いています。M4と#8-32ネジの両方が使用可能な取付け穴が2個付いており、ポストに対して垂直方向にも水平方向にも取り付けられます。また、SM1内ネジ付きカプラSM1T1と固定リングSM1RRが1個ずつ付属するため、SM1ネジ対応アクセサリや光学素子、ケージアセンブリ用アクセサリへの取り付けに便利です。SM05内ネジは、外ネジ付きSM05レンズチューブとの接続用です(ファイバーアダプタなどの部品はSM05ネジに接続できません)。SM1外ネジ付きアダプタには付属のカプラSM1T1を使用する必要がありますが、SM1内ネジ付きアダプタは筐体に直接取り付け可能です。このディテクタは検出面がPDA筐体の外側と同一平面上になるようにすることで、フォトディテクタにアクセスしやすいよう設計されています。ファイバーアダプタやその他の光学素子を使用するときには、コンポーネントがディテクタにぶつからないようにしてください。詳細については「取付オプション」のタブをご覧ください。
| Gain Performance Specificationsa | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 0 dB Setting | 20 dB Setting | ||||
| Gainb | Hi-Z | 3.00 V/V ± 2% | Gainb | Hi-Z | 29.7 V/V ± 2% |
| 50 Ω | 1.50 V/V ±2% | 50 Ω | 14.9 V/V ± 2% | ||
| Bandwidth | 10 Hz - 10 kHz | Bandwidth | 10 Hz - 10 kHz | ||
| Noise (RMS) | 185 µV | Noise (RMS) | 1.45 mV | ||
| NEP | 32.5 nW/√Hz | NEP | 32.1 nW/√Hz | ||
| Offset | ±10 mV (Max) | Offset | ±10 mV (Max) | ||
| 5 dB Setting | 25 dB Setting | ||||
| Gainb | Hi-Z | 5.32 V/V ± 2% | Gainb | Hi-Z | 53.3 V/V ± 2% |
| 50 Ω | 2.66 V/V ± 2% | 50 Ω | 26.7 V/V ± 2% | ||
| Bandwidth | 10 Hz - 10 kHz | Bandwidth | 10 Hz - 10 kHz | ||
| Noise (RMS) | 320 µV | Noise (RMS) | 2.20 mV | ||
| NEP | 33.9 nW/√Hz | NEP | 28.3 nW/√Hz | ||
| Offset | ±10 mV (Max) | Offset | ±10 mV (Max) | ||
| 10 dB Setting | 30 dB Setting | ||||
| Gainb | Hi-Z | 9.45 V/V ± 2% | Gainb | Hi-Z | 94.1 V/V ± 5% |
| Hi-Z | 4.73 V/V ± 2% | 50 Ω | 47.1 V/V ± 5% | ||
| Bandwidth | 10 Hz - 10 kHz | Bandwidth | 10 Hz - 10 kHz | ||
| Noise (RMS) | 550 µV | Noise (RMS) | 2.95 mV | ||
| NEP | 31.4 nW/√Hz | NEP | 26.4 nW/√Hz | ||
| Offset | ±10 mV (Max) | Offset | ±10 mV (Max) | ||
| 15 dB Setting | 35 dB Setting | ||||
| Gainb | Hi-Z | 16.8 V/V ± 2% | Gainb | Hi-Z | 170 V/V ± 5% |
| 50 Ω | 8.4 V/V ± 2% | 50 Ω | 85.0 V/V ± 5% | ||
| Bandwidth | 10 Hz - 10 kHz | Bandwidth | 10 Hz - 10 kHz | ||
| Noise (RMS) | 920 µV | Noise (RMS) | 3.75 mV | ||
| NEP | 31.8 nW/√Hz | NEP | 22.6 nW/√Hz | ||
| Offset | ±10 mV (Max) | Offset | ±10 mV (Max) | ||
| Item # | PDA13L2 | |
|---|---|---|
| Electrical | ||
| Detector | Pyroelectric Lithium Tantalate (LiTaO3) | |
| Detector Active Area | 1.3 mm2 (Ø1.3 mm) | |
| Wavelength Range | 0.6 to 16 µm | |
| Window Material | ZnSe (0.8 mm Thick) | |
| Field of View | 85° (Typical) | |
| Responsivity (500 K, 100 Hz, 25 °C)a | 120 V/W | |
| Output Impedance | 50 Ω | |
| Max Output Current (Iout) | 100 mA | |
| Load Impedance | 50 Ω to Hi-Z | |
| Gain Adjustment Range | 0 dB to 35 dB | |
| Gain Steps | 8 Steps (5 dB Increments) | |
| Output Voltage | 50 Ω | 0 to 5 V |
| Hi-Z | 0 to 10 V | |
| Typical Performance Graphsb |  | |
| General | ||
| On/Off Switch | Slide | |
| Gain Switch | 8 Position Rotary | |
| Output | BNC (DC Coupled) | |
| Package Sizeb | 2.79" x 1.96" x 0.89" (70.9 mm x 49.9 mm x 22.5 mm) | |
 | ||
| Detector Surface Depthc | 0.09" (2.2 mm) | |
| Weightd | 0.10 kg | |
| Accessories | SM1T1 Coupler SM1RR Retaining Ring SM1EC2B Dust Cap LDS12B Power Supply | |
| Operating Temperature | 10 to 40 °C | |
| Storage Temperature | -20 to 70 °C | |
| AC Power Supply | AC - DC Converter | |
| Input Powere | 31 W 100 V / 120 V / 230 V, 50 - 60 Hz | |
増幅焦電ディテクタPDA13L2の取り付けについて
ディテクタPDA13L2は、SM1およびSM05ネジ付きレンズチューブや、TRシリーズポストに対応し、またケージシステムにも組み込み可能です。このように様々な取付部品が存在するため、筐体を光学系に取り付ける方法は数多く考えられます。こちらでは、いくつかの一般的な取付方法について、ご説明しています。取付方法については個別にご相談も承ります。当社までご連絡ください。
Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)ポストシステムTRシリーズ
筐体PDA13L2はM4 x 0.7および#8-32ネジのどちらにも対応する取付穴付きのため、M4 x 0.7ネジを用いてTRシリーズポスト に垂直方向にも水平方向にも取り付け可能です。
| TRシリーズポストに垂直方向に取り付けられたディテクタPDA13L2。この構成では、出力用ケーブルと電源ケーブルが光学テーブルから垂直方向に離れる方向に配線されるので、すっきりとした光学系を構築できます。 | TRシリーズポストに水平方向に取り付けられたディテクタPDA13L2。この構成では、ON/OFFスイッチと利得を選択するダイヤルが利用しやすいディテクタの上部に配置されます。 |
レンズチューブシステム
筐体PDA13L2には、脱着可能なSM1内ネジ付きカプラSM1T1が付属しており、光軸に沿ってSM1外ネジ付きコンポーネントを取り付けることが可能です。
焦電ディテクタの筐体に付いているSM1外ネジとSM05内ネジから、SM1レンズチューブシステムとアクセサリが取り付け可能です。アクセサリとしては特にSMネジ付きアイリスやSMネジ対応赤外(IR)・可視(VIS)域用アライメントツールが便利にご使用いただけます。また、コネクタ付きファイバと接続できる光ファイバーアダプタもご用意しています。
| ディテクタPDA13L2に、セレン化亜鉛(ZnSe)レンズLA7656-E4を収めているØ25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)スロット付きレンズチューブSM1L30Cに取付け、レンズチューブは、SM1ネジ付き30 mmケージプレートCP33(/M)により、30 mmケージシステムに取り付けられています。この構成により、光学調整や光信号のアライメントを簡単に行なうことができます。 |
ケージシステム
PDA13L2の筐体を簡単にケージプレートに取り付ける方法は、ディテクタの筐体の前に付いているカプラSM1T1を取外し、SM1外ネジを用いることです。このSM1外ネジには、30 mmケージプレートCP33/Mなどのケージプレートを直接取り付けることができます。その後ケージプレートCP33/Mに付属する固定リングSM1RRを、スパナレンチでケージプレートにねじ込むことで、お望みの回転位置に締め付けられて、焦電ディテクタの筐体と角度合わせができます。
この方法でディテクタPDA13L2の筐体をケージプレートに取り付けた場合、ディテクタの向きを自在に変えるのは容易ではありません。しかし、アダプタを使う必要がなく、フォトダイオードをできるだけケージプレートの近くに配置できるという利点があります。これは光が発散する光学系では特に重要になります。
PDA13L2の筐体向きを自由に変更したい場合には、カプラSM1T2を付属のアダプタSM1T1にねじ込むことで、露出しているSM1ネジをケージプレートCP33/Mにねじ込むことができ、カプラSM1T2に付属する2つのロッキングリングの1つを用いて固定できます。
PDA13L2の筐体は、カプラSM05T2の片方の面をディテクタの筐体に、もう片方の面をケージプレートSP02にねじ込むと、16 mmケージシステムにも組み込みが可能です。
| 写真は、SM1T1を取り外してケージプレートCP33(/M)を取り付けたディテクタPDA13L2です。SM1T1の固定リングを使って、ディテクタの回転方向をケージプレートと一致させています。 | 写真は、アダプタSM1T2とディテクタに付属するカプラSM1T1を用いてケージプレートCP33(/M)に取り付けられたディテクタPDA13L2です。 |
オス型(電源ケーブル)
ディテクタPDA13L2で使用する電源LDS12Bの電源ケーブルのピン配列
メス型電源コネクタ(フォトディテクタ)
PDA13L2の電源コネクタのピン配列図
BNCメス型出力(フォトディテクタ)
PDA13L2の信号出力
50 Ω: 0～5 V
Hi-Z: 0～10 V
パルスレーザ:パワーとエネルギーの計算
パルスレーザからの放射光が、使用するデバイスや用途に適合するかどうかを判断する上で、レーザの製造元から提供されていないパラメータを参照しなければならない場合があります。このような場合、一般には入手可能な情報から必要なパラメータを算出することが可能です。次のような場合を含めて、必要な結果を得るには、ピークパルスパワー、平均パワー、パルスエネルギ、その他の関連するパラメータを必要とすることがあります。
- 生物試料を損傷させないように保護する
- フォトディテクタなどのセンサにダメージを与えることなくパルスレーザ光を測定する
- 物質内で蛍光や非線形効果を得るために励起を行う
パルスレーザ光のパラメータは下の図1および表に示します。参照用として、計算式の一覧を以下に示します。資料を ダウンロードしていただくと、これらの計算式のほかに、パルスレーザ光の概要、異なるパラメータ間の関係性、および計算式の適用例がご覧いただけます。
計算式 | ||||
 | 、 |  | ||
 | ||||
 | ||||
 | ||||
平均パワーから算出するピークパワー、ピークパワーから算出する平均パワー : | ||||
 | 、 |  | ||
| 平均パワーおよびデューティーサイクルから算出するピークパワー*: | ||||
 | *デューティーサイクル( ) はレーザのパルス光が放射されている時間の割合です。 | |||
Click to Enlarge
図1: パルスレーザ光の特性を記述するためのパラメータを、上のグラフと下の表に示します。パルスエネルギ (E)は、パルス曲線の下側の黄色の領域の面積に対応します。このパルスエネルギは斜線で表された領域の面積とも一致します。
| パラメータ | シンボル | 単位 | 説明 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| パルスエネルギ | E | ジュール[J] | レーザの1周期中に放射される1パルスの全放射エネルギ。 パルスエネルギはグラフの黄色の領域の面積に等しく、 これは斜線部分の面積とも一致します。 | ||
| 周期 | Δt | 秒 [s] | 1つのパルスの開始から次のパルスの開始までの時間 | ||
| 平均パワー | Pavg | ワット[W] | パルスとして放射されたエネルギが、1周期にわたって 均一に広がっていたと仮定したときの、 光パワーの大きさ(光パワー軸上の高さ) | ||
| 瞬時パワー | P | ワット[W] | 特定の時点における光パワー | ||
| ピークパワー | Ppeak | ワット [W] | レーザから出力される最大の瞬時パワー | ||
| パルス幅 |  | 秒 [s] | パルスの開始から終了までの時間。一般的にはパルス形状の 半値全幅(FWHM)を基準にしています。 パルス持続時間とも呼ばれます。 | ||
| 繰り返し周波数 | frep | ヘルツ [Hz] | パルス光が放射される頻度を周波数で表示した量。 周期とは逆数の関係です。 | ||
計算例
下記のパルスレーザ光を測定するのに、最大入力ピークパワーが75 mW
のディテクタを使用するのは安全かどうかを計算してみます。
- 平均パワー: 1 mW
- 繰り返し周波数: 85 MHz
- パルス幅: 10 fs
1パルスあたりのエネルギは、
と低いようですが、ピークパワーは、
となります。このピークパワーはディテクタの
最大入力ピークパワーよりも5桁ほど大きく、
従って、上記のパルスレーザ光を測定するのに
このディテクタを使用するのは安全ではありません。
| Posted Comments: | |
William Arnott
(posted 2024-08-09 17:35:07.463) When did this product become available? It has turned out to be very useful for me, and I'm interested to know about its history. Thanks in advance. ksosnowski
(posted 2024-08-19 11:04:41.0) Hello William, thank you for reaching out to us! We are very pleased to hear you like this detector. We released PDA13L2 last summer. The highly broadband performance of the pyro absorber surface along with switchable amplifier gain makes this detector quite versatile in the lab. I have reached out directly to discuss this detector in further detail. Andrew Nelson
(posted 2024-01-07 11:04:35.7) What is the relationship between the PDA13L2 Transmission % and Spectral Responsivity, or Quantum Efficiency. Also is there data for 6um to 16um. I only see raw data form 2000 nm to 20000 nm. Is that not out of the range of the PDA13L2? As it maxes out at 16000 nm? ksosnowski
(posted 2024-01-08 03:03:44.0) Hello Andrew, thanks for reaching out to Thorlabs. The Spectral Responsivity depends on the product of the PDA13L2 Window Transmission and the Spectral Absorption. Though we expect the device to be most useful in the 0.6um to 16um range, we have taken data on window and surface absorption over a wider range of wavelengths as seen in the raw data. Since the absorption and window transmission will decrease outside the normal range, the lowered effective response leads to a worse SNR there which some applications cannot tolerate. |
下表は、当社のフォトダイオードタイプのディテクタ、フォトコンダクティブ型ディテクタ、焦電ディテクタの一覧です。同一の列に記載されている型番の検出素子は同じです。
ズーム| Item # | Housing Featuresa | Wavelength Range | Responsivityb | Bandwidth | Gainc | NEPc,d | Graphse |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PDA13L2 | | 0.6 - 16 µm | 120 V/W | 10 Hz - 10 kHz | 3.00 V/V ± 2% (Hi-Z) 1.50 V/V ± 2% (50 Ω) | 32.5 nW/√Hz | |
ズーム電源ケーブル
- 増幅焦電ディテクタPDA13L2 (上記参照)の交換用電源
- 出力電圧：±12 VDC
- 短絡とオーバーロードに対して保護するための電流リミット機能
- LED表示付きのOn/Offスイッチ
- AC入力電圧はスイッチ切り替え可能(100/120/230 VAC)
- 長さ2 mのケーブルはLUMBERG製オス型コネクタRSMV3付き
±12 VDC安定化リニア電源LDS12Bは、上記の焦電ディテクタPDA13L2 に付属する電源の交換用製品です。コードは接地、+12 V、-12 Vの3ピン付きです(右図参照)。LDS12Bには日本国内仕様の電源ケーブルが付属します。また、この電源は同じコネクタを使用する当社のその他のPDAおよびPDFシリーズディテクタや、差分ディテクタ(バランスディテクタ)PDBシリーズ、光電子増倍管モジュールPMMシリーズ、アバランシェフォトディテクタAPDシリーズ、フェムト秒レーザ用オートコリレータFSACにも対応しています。
ズームケーブルのオスコネクタ
PDA-C-72はPDAシリーズの増幅フォトディテクタ用の電源コードで、ディテクタに付属している電源以外の電源を接続する際にご使用いただけます。コードの片端はリード線が、反対側にはPDAに対応した3ピンコネクタが付いています。このケーブルにより、適切なDC電圧を供給する電源であれば、PDAシリーズの増幅フォトディテクタに使用することができます。ピン情報は右図をご参照ください。
 LiTaO3増幅焦電ディテクタ |