朗研光电SPDSi 单光子探测器SPDSi-100参数

朗研光电 SPDSi-100 单光子探测器是一款面向实验室、科研与工业现场的高灵敏度探测解决方案，基于硅 SPAD（单光子雪崩二极管）技术，具备高速时间标记、低噪声与稳定的重复性。产品定位在需要极低光子背景下的精确计数与时间分辨的场景，例如量子通信、光学成像、荧光寿命测定、以及低光强度的参量分析。SPDSi-100 的设计在于可直接与研究用微型光源、光学探测模块及数据采集系统对接，提供稳定的光子计数和可追溯的时间戳信息。

基本信息与型号定位

• 型号与系列：SPDSi-100；单通道单光子探测器，配备内置时间测量通道，支持外部时钟同步。
• 技术路线：基于硅 SPAD 的单光子探测，集成时间标记与数据传输接口，适合TCSPC（时间相关单光子计数）工作模式。
• 封装与端口：紧凑外形，光学输入采用标准光纤接口/光学接口，可选 FC/PC 或 SMA 接头，数据输出接口涵盖 USB 3.0、以太网与 PCIe 界面选项，便于嵌入式系统与桌面工作站并行使用。

主要参数（典型值，25°C 环境，实际出厂测试数据以标定值为准）

• 光谱响应范围：400–900 nm，覆盖常用可见波段和部分近红外区域，适配大多数荧光探针与半导体发光源。
• 光子探测效率（量子效率，QE）：在 520 nm 左右约 50–60%，在 450–650 nm 区间通常保持 40–55% 的典型范围，波段外降幅较大。
• 暗计数率（DCR）：典型值约 100 cps，若在低温/强制冷却条件下可降至低十 cps 量级，热噪提升时会提高。
• 时间分辨率与时间标记分辨率：时间抖动（FWHM）约 120 ps 左右，时间戳分辨率可实现 16 ps 量级的时间戳记录，适合高精度的 TCSPC 应用。
• 最大光子计数速率：在短时间窗内可达到约 1×10^6 counts/s 的峰值上限，实际工作速率受光强、死时间及后端处理能力制约。
• 死时间（复位时间）：约 25 ns 左右，支持中高光强场景下的重复计数，但在极高光强下需控制脉冲幅度与光脉冲频率以避免梳状效应。
• 工作温度与环境：标准工作温度 0–25°C，可选配 Peltier 制冷，温控精度通常在 ±0.5°C 级别，适应实验室和现场环境波动。工作湿度在无凝露的条件下可稳定运行。
• 电源与功耗：供电范围通常为 5–12 V DC，平均功耗在 2–4 W 区间，低功耗设计有助于在多设备并排部署时降低散热负担。
• 数据接口与协议信息：提供 SDK 与 API，支持 Python、C/C++ 调用；输出数据格式包括原始时间戳、时间戳-事件对等二进制及文本格式，方便与现有数据处理链路对接。
• 机械尺寸与重量：外形尺寸约 110×60×25 mm，重量在 180–350 g 之间，便于携带与台架安装。
• 光学耦合与接口选项：光纤输入端口可选 FC/PC 或 MU 制式，光学耦合效率随耦合对准与接口类型波动，现场可通过对准工具进行优化。
• 可靠性与寿命：设计考虑重复激发与长期工作稳定性，MTBF 在行业常态水平下具备可观的长期运行潜力，具体依赖使用环境与维护频次。

应用场景概要

• 量子通信与量子密钥分发（QKD）：对单光子事件的时间分辨和高稳定性计数有直接需求，SPDSi-100 提供精确时间标签和低噪声背景。
• 生物荧光寿命成像与分析（FLIM/TCSPC）：可对荧光信号进行高时间分辨的统计分析，提升寿命成像的对比度与准确性。
• 激光雷达与光子级成像：在低光场或弱光条件下实现高灵敏探测，辅助实现高分辨率成像与距离测算。
• 光子统计与光谱分析研究：具备可追溯时间戳的事件记录，便于开展光子计数分布、光子统计模型拟合等研究。

软件与集成要点

• 数据获取与处理：随设备提供的 SDK 支持实时数据流读取、时间戳缓存与批量写入；可与 LabVIEW、MATLAB 等常用平台对接。
• 时间标记与同步：可选外部时钟输入，支持与多通道系统的同步工作，便于构建大规模 TCSPC 测量链路。
• 兼容性考虑：针对不同显微镜、激光源与光学组件，提供标准化接口文档与对准指南，帮助快速实现系统集成。

场景化FAQ 1) SPDSi-100 在量子通信场景中的优势体现在哪些方面？答：具备高时间分辨率与低暗计数的组合，能在高时序精度下可靠记录单光子事件，配合外部时钟同步，提升密钥产生速率与误码率的控制效果，同时提供清晰的时间戳轨迹，便于系统调试与性能评估。 2) 如果在荧光寿命测定中遇到背景光干扰，该如何优化？答：优先通过腔体封装与带阻滤光片降低背景；利用 SPDSi-100 的低 DCR 特性，在低温条件下进一步降低噪声，同时通过时间窗裁剪和后处理拟合提升信噪比。 3) 光学耦合效率不稳定，该怎么办？答：检查光纤端口对准状态，确保接头紧固；若可选仪器提供对准工具，应在室温与运行温度下完成热涨冷缩补偿，必要时增加光学耦合介质以稳定传输。 4) 如何在高重复率激光脉冲下避免死时间引入的失真？答：降低单脉冲能量、增加脉冲间隔，或采用多通道并行采集以分散事件密度；确保后端处理管线在数据写入与时间标记之间有足够缓冲。 5) 系统集成时常见的对接难点有哪些？答：主要是时钟同步、接口协议兼容及数据格式转换，建议使用厂商提供的 SDK 与示例代码，按步骤完成手动对齐、硬件初始化与软件回路测试。 6) 维护与保养的要点？答：定期检查光学接口与接头的紧固，确保散热器工作正常，监控温控传感与电源供应的稳定性；在高湿度环境下使用时，确保防凝露措施到位，避免腐蚀与光学污染。

结语 SPDSi-100 将高灵敏度探测、时间标记与灵活的系统集成能力结合，为实验室科研与工业测量提供稳定、可重复的单光子检测解决方案。通过标准化的接口、完善的软件包和清晰的数据输出格式，用户可以快速建立从光子事件到可分析数据的完整链路，支撑从基础研究到产品化应用的多样需求。若您正在规划具体的测量任务，可以结合波段、光强、时序需求与现有系统接口，制定的集成方案。