Bestimmung der Detektionseffizienz von Einzelphotonendetektoren

In den letzten Jahren gibt es eine wachsende Anwendung von Silizium Single-Photon Avalanche Dioden (Si-SPADs). Einer der wichtigsten Parameter ist die Detektionseffizienz. In diesem Beitrag berichten wir über einen kompakten Messaufbau und das zugrundeliegende Messprinzip zur Bestimmung der Detektionsempfindlichkeit von SI-SPADs. Dazu wird die mit einem Si-SPAD gemessene optische Leistung mit der auf ihr auftreffenden optischen Leistung verglichen. Zunächst wird die Leistung eines Diodenlasers bei 770 nm mit einer kalibrierten Si-Referenzdiode gemessen. Anschließend wird die Laserleistung mittels Transmissionsfilter definiert auf ca. 25 fW abgeschwächt, was einem Photonenfluss von ca. 100 000 Photonen pro Sekunde entspricht und damit für die SI-SPAD messbar ist. Die Messunsicherheitsanalyse, die neben dem Einfluss der Filtertransmission u.a. auch Beiträge der Empfindlichkeit und der Nichtlinearität der Referenzdetektors sowie die Photonenstatistik enthält, ergibt derzeit eine Standardmessunsicherheit von ca. 0,5 %.