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THz・マイクロ波・ミリ波 光ファイバー

THz 検出器、コンポーネント、スペクトロメーター QMC Instruments Ltd



 QMC Instruments Ltd
 

QMC Instruments Ltd.は、1960年代から1970年代にかけてロンドンのクイーンメアリー大学物理学部で開発された技術(現在はQMULと呼ばれる)を扱う技術移転組織としての生活を始めました。

Wolfson財団は、QMC Industrial Research Ltdの傘下にある事業のポートフォリオを拡大するために大学に資金を提供しました。グループの他の事業は、材料火災試験、石油掘削装置用の深海アンカーの設計および初期の情報技術に携わりました。

QMC Instruments Ltd.の初期の活動は、液体ヘリウム冷却InSbホットエレクトロンボロメータシステムの設計と製造でした。この装置は、以前は遠赤外線(FIR)天文学用のヘテロダイン受信機として使用されていた。商業的環境において、QMCはこれをプラズマ核融合コミュニティにとって実験的トコマック反応器内の電子密度および温度プロファイルを測定するための重要なツールに開発した。初期の作業は、英国オックスフォードシャー州のJETと米国のプリンストンで行われました。

2001年以来、QMCは、School of Physics and Astronomyの同僚と並んでCardiff大学にいました。カーディフのAstronomical Instrumentation Groupは、FIR地域における連続天文学のための受信機の設計と提供における世界的リーダーです。彼らの仕事は、過去20年間にこの領域の天文学が成功した中心的な役割を果たしてきました。彼らはハワイのJames Clerk Maxwell望遠鏡のような地上施設のための機器、Boomerangのような気球搭載実験、そしてIRAS、ISO、Herschel、Spitzerのような衛星プロジェクトに深く関わってきました。

テラヘルツ検出器システム

私達は独立した項目として、または私達の自身のクライオスタット、光学部品、フィルターおよびアンプとパッケージされたシステムとして販売されている極低温検出器の範囲を提供します。極低温とは、液体ヘリウムまたはメカニカルクーラーを使用して、4 K( - 269°C)以下の温度で動作することを意味します。極低温運転の考えは不快であるかもしれませんが、機械的に冷却されたシステムの運転は非常に簡単です。

高感度を必要としない用途に は、室温で動作する優れた焦電型検出器をご用意しています。


冷却検出器
超伝導ボロメータ

   QNbTES / X形ボロメータ

検出器の電気雑音等価電力(NEP) <1pW Hz -1/2
システム光NEP <2pW Hz -1/2
有用な周波数範囲 100 GHz(3 mm)〜20 THz(15μm)
周波数応答(-3dB) 2 Hz〜1 kHz
動作温度 8K
アンチモン化インジウム(InSb)HEB(熱電子ボロメータ)

   モデルQFI / Xホットエレクトロンボロメータ

検出器の電気的応答性 > 5 kV / W
検出器の光学応答 > 3.5 kV / W
検出器の電気雑音等価電力(NEP) <500 fW.Hz -1/2
検出器用光NEP <750 fW.Hz -1/2
有用な周波数範囲 60ギガヘルツ(2センチメートル-1)500ギガヘルツ(30センチメートルへ-1)半値
周波数応答 〜1MHz(-3dB)
操作抵抗 2〜3kΩ
動作温度 4.2K
磁気強化アンチモン化インジウム(InSb)HEBホット エレクトロン ボロメーター

   モデルQFI / XBIおよびQFI / XB 

検出器の電気的応答性 > 5 kV / W
ピーク検出器の光学応答 > 3.5 kV / W
検出器電気NEP <500 fW Hz -1/2
検出器用光NEP <1.5 pW Hz -1/2
有用な周波数範囲 60 GHz〜1.5 THz(QFI / XBI)、最大2.5 THz(QFI / XB)
周波数応答 〜500 kHz(-3 dB)
操作抵抗 5〜20kΩ
動作温度 4.2K
ドープゲルマニウム感光体

   ガリウムドープゲルマニウム(Ge:Ga)光伝導検出器

検出器の感度 300 mA / W
検出器用光NEP 0.8 pW Hz -1/2
検出スピード(-3dB) > 50kHz

光導電体は、より狭い範囲の動作周波数を犠牲にして複合ボロメータよりも速い応答速度を提供することができる  それらは、 ホットエレクトロンボロメータよりも高い周波数(より短い波長)で動作する

ゲルマニウム中のガリウムドーピングは、他の元素の組み合わせよりも長い波長に対して有用な光導電性応答を示す。応力が加えられていない構成では、カットオフ波長は約120μmである。検出器結晶に応力を加えることによって、これは200μmを超えるまで拡大することができる。応力検出器と非応力検出器の測定された分光感度を下図に示します。



 
室温検知器
焦電検出器
 

テラヘルツ パイロエレクトリック(焦電)検出器

 
テラヘルツ焦電検出器


QMC Instruments Ltd.は、室温焦電型テラヘルツ検出器の新しいラインを発表しました。 これらの検出器のうちの最初のものは2009年8月にパープルマウンテン天文台に納入された2つの分光計と共に供給されました。



Preliminary performance specification, pending further testing


Measurement of the pyroelectric detector signal as a function of frequency



Typical pyroelectric detector noise spectrum measured at the output of the amplifier


焦電検出器の機能
・常温運転
・内蔵アンプ
・5V〜9V(バッテリーまたは外部)電源
・50ΩBNC出力
・検出器へのWinston光円錐結合 例えば、直径15mmの入射口を持つf / 3光学素子
・コーン入り口に標準装備された20THzローパスメッシュフィルター。 0.3THz、1THz、3THzおよび10THz(オプション)

光学性能:
 

Modulation frequency (Hz) 10 20 40 80 160 320
Calculated Sopt at Amp. Output (VW-1) 18 300 18 200 18 200 16 000 11 600 5600
Amplifier Voltage Gain 20 40 80 140 200 200
Noise (uV Hz-1/2) 8 8.5 9 9.5 9 7
Calculated NEPopt (nW Hz-1/2) 0.44 0.47 0.50 0.60 0.78 1.25







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