Black Silicon Fotoempfänger

    Black Silicon Fotoempfänger

Kurzbeschreibung

Die BSI-Fotoempfänger bestehen aus Black-Silicon-Fotodioden mit einem Transimpedanzverstärker mit fester Verstärkung. Sie sind für höchste Verstärkung bei bis zu 20 MHz Bandbreite optimiert.

Dank der Black-Silicon-Technologie bieten die BSI-Fotoempfänger eine außergewöhnlich hohe Quanteneffizienz von ca. 90 % über einen sehr breiten Spektralbereich von 240 bis 1000 nm – einschließlich des tiefen UV-Bereichs ab 200 nm, in dem herkömmliche Silizium-Fotodioden erhebliche Empfindlichkeitseinbußen zeigen.

Features

  • Bandbreite DC bis zu 20 MHz
  • Transimpedanzverstärkung bis zu 107 V/A
  • NEP bis zu 110 fW/√Hz
  • Black-Silicon-Fotodioden mit 1 × 1 mm2 oder 2 × 2 mm2 aktiver Fläche
  • Spektralbereich 200 – 1100 nm mit ca. 90 % Quanteneffizienz von 240 – 1000 nm
  • Freistrahl-Eingang mit 1.035”-40 Gewinde, kompatibel mit vielen optischen Standardsystemen
  • Faseranschluss durch Adapter der Serie PRA problemlos möglich
Modell LCA-S-400K-BSI-FST HCA-S-20M-BSI-FST
Black Silicon Fotodiode 2 × 2 mm² 1 × 1 mm²
Spektralbereich 200 – 1100 nm 200 – 1100 nm
Bandbreite (−3 dB) DC – 400 kHz DC – 20 MHz
Anstiegszeit
(10 – 90 %)		 900 ns 18 ns
Transimpedanzverstärkung 1 × 107 V/A 1 × 105 V/A
Konversionsverstärkung 7,3 × 106 V/W 7,3 × 104 V/W
NEP 110 fW/√Hz 3,3 pW/√Hz
Ausgangsspannung -3 – +10 V ± 1,5 V
Signalausgang ausgelegt für hochohmige Last, abzuschließen mit ≥ 100 kΩ ausgelegt für 50 Ω Last, abzuschließen mit 50 Ω
Datenblatt
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Offset über Potentiometer einstellbar. Ausgänge kurzschlussfest. Versorgungsspannung ±15 V über 3-polige Lemo®-Buchse. Ein passender Stecker wird mitgeliefert. Passendes Netzteil der Serie PS-15 optional erhältlich. Weitere Einzelheiten siehe Datenblatt.

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Technologie: Black-Silicon-Fotodioden

Black Silicon (schwarzes Silizium) ist ein Halbleitermaterial, dessen Oberfläche durch Mikro- und Nanostrukturen so modifiziert ist, dass einfallendes Licht nahezu vollständig absorbiert wird. Die namensgebende tiefschwarze Erscheinung entsteht durch die nanoskalige Texturierung der Siliziumoberfläche, die Reflexionsverluste auf ein Minimum reduziert. Während herkömmliches poliertes Silizium je nach Wellenlänge bis zu 40 % des einfallenden Lichts reflektiert, liegt die Reflexion bei Black Silicon typischerweise unter 1 % über einen breiten Spektralbereich.

Nahezu ideale Quanteneffizienz über einen ultrabreiten Spektralbereich

Der größte Vorteil der Black-Silicon-Fotodioden liegt in ihrer außergewöhnlichen Quanteneffizienz. Sie beträgt ca. 90 % im Bereich von 240 bis 1000 nm. Im Gegensatz zu herkömmlichen Si-PIN-Fotodioden, deren Empfindlichkeit im UV-Bereich aufgrund von Reflexions- und Rekombinationsverlusten stark abfällt, bleibt die Empfindlichkeit der Black-Silicon-Diode auch im tiefen UV nahezu konstant. Dies macht die Black-Silicon-Fotoempfänger besonders geeignet für Anwendungen, die eine gleichmäßige spektrale Empfindlichkeit über einen weiten Wellenlängenbereich erfordern.

Hervorragende UV-Empfindlichkeit

Herkömmliche Silizium-Fotodioden zeigen im UV-Bereich (unter 350 nm) deutliche Empfindlichkeitseinbußen, verursacht durch hohe Oberflächenreflexion und Rekombination der oberflächennah generierten Ladungsträger. Die nanostrukturierte Oberfläche der Black-Silicon-Diode eliminiert die Reflexionsverluste nahezu vollständig, während die induzierte Sperrschicht eine effiziente Sammlung auch der UV-generierten Ladungsträger sicherstellt. Damit entfällt die Notwendigkeit spezieller UV-Beschichtungen oder separater UV-optimierter Detektoren.

Breite Winkelakzeptanz

Die nanostrukturierte Oberfläche sorgt für eine geringe Reflexion auch bei hohen Einfallswinkeln. Typische Black-Silicon-Fotodioden zeigen eine zuverlässige Antwort bei Einfallswinkeln bis zu 70°, was im Vergleich zu planaren Detektoren mit Antireflexbeschichtung eine deutlich größere Winkeltoleranz darstellt. Dies vereinfacht den optischen Aufbau und reduziert Justieraufwand.

Ersatz für mehrere Detektoren

Durch den ultrabreiten Spektralbereich von 200 bis 1100 nm können die BSI-Fotoempfänger in vielen Anwendungen Messaufbauten vereinfachen, die bislang mehrere verschiedene Detektoren für UV, VIS und NIR erforderten. Ein einzelner Black-Silicon-Fotoempfänger kann den gesamten Bereich abdecken, was Kosten, Komplexität und Kalibrieraufwand reduziert.

Keine zusätzliche Kühlung erforderlich

Die Black-Silicon-Fotoempfänger arbeiten bei Raumtemperatur und benötigt keine Kühlung, wie sie z. B. bei Germanium-Fotodioden oder manchen APDs notwendig ist. Dies vereinfacht den Einsatz erheblich und ermöglicht kompakte Messaufbauten.

Vergleich: Black Silicon und konventionelles Si-PIN

Fotodiode Black-Silicon Standard Si-PIN
Spektralbereich 200 – 1100 nm 320 – 1060 nm
Quanteneffizienz (UV) ca. 90 % @ 250 nm < 65 % @ 250 nm
Quanteneffizienz (VIS) ca. 90 % ca. 80–90 %
Winkelabhängigkeit nein (bis etwa 70°) ja
UV-Empfindlichkeit hervorragend begrenzt

Stecker und Buchsen

FEMTO Verstärker und Fotoempfänger werden standardmäßig je nach Modell entweder mit BNC- oder SMA-Buchse geliefert. Gerne montieren wir andere Stecker und Buchsen nach Ihren Wünschen. Zu den Möglichkeiten gehören neben BNC, SMA und Typ N auch weitere Typen auf Anfrage. Fügen Sie Ihren Wunsch einfach Ihrer Angebotsanfrage hinzu oder kontaktieren Sie unser Support-Team.

Kundenspezifische Anpassungen

Erfüllt keines der Produkte Ihre Anforderungen? Wir bieten kundenspezifische Anpassungen unserer Produkte an, z.B. angepasste Bandbreite, Verstärkung oder Optimierung auf spezielle Signalquellen. Auch OEM-Versionen zum Beispiel für größere Projekte und Produktintegrationen sind möglich. Unser technischer Support freut sich auf Ihre Anfrage. Womöglich finden Sie auch unter den verwandten Produkten etwas passendes.

Kompatibel mit optischer Bank (Freistrahl) und Faseroptik

Der Freistrahleingang (FST) ist als 1.035″-40 Gewindeflansche mit anschraubbarem Kopplerring ausgeführt und bietet eine breite Kompatibilität mit optischem Zubehör diverser Hersteller, wie zum Beispiel Linsen, Tubusse, Käfigsysteme, optische Adapter etc.

Der relativ großflächige Detektor erleichtert das Fokussieren und sichert einen hohen und stabilen Kopplungsgrad auch bei Verwendung der optional erhältlichen Faseroptikadapter.

Der LCA-S-400K-BSI kann aufgrund der großen Detektorfläche problemlos und ohne nennenswerte Kopplungsverluste zu einem Faseranschluss (FC, FSMA) umgebaut werden, durch einfaches Anschrauben der optional erhältlichen Faseradapter der Serie PRA.

Er ist mit UNC 8-32- und M4-Gewindebohrungen ausgerüstet und kann damit komfortabel und stabil auf marktüblichen Stangenhaltern in optische Systeme integriert werden.

Anwendungen

  • Spektroskopie (UV-VIS-NIR)
  • Fluoreszenz-Messungen
  • Chromatographie
  • Reflexions- und Transmissionsmessungen
  • Zeitaufgelöste optische Puls- und Leistungsmessung
  • Charakterisierung von Lichtquellen (inkl. UV-LEDs und Breitband-Quellen)
  • Hochempfindliche Messungen mit Chopper-Modulation
  • Optisches Eingangsmodul (O/E-Konverter) für Oszilloskope, A/D-Wandler und Lock-In-Verstärker
  • UV-Strahlungsmesstechnik und Umweltmonitoring