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Europäisches Forschungsprojekt „Candela: Towards quantum-based photon standards“ erfolgreich abgeschlossen

03.01.2012

Abbildung 1: Quantum Efficient Detector – PQED

Im Fokus des europäischen iMERA-Plus-Forschungsprojektes „Candela: Towards quantum-based photon standards“ (http://www.quantumcandela.org) stand in den vergangenen drei Jahren die Weiterentwicklung sowohl der klassischen Radiometrie als auch die der Radio­metrie weniger Photonen und beider Verknüpfung. Hierzu wurde ein berechenbarer, hocheffizienter Strahlungsdetektor auf der Basis spezieller Silizium-Photodioden (Predictable Quantum Efficient Detector – PQED) entwickelt. Die PTB-Arbeitsgruppe „Detektorradio­metrie“ hatte dabei die umfassende elektrooptische Charakterisierung und die hochgenaue Bestimmung der Quanteneffizienz dieses neuartigen Detektors übernommen, um das im Forschungsprojekt entwickelte physikalische Modell zur Vorhersage der Quanteneffizienz des PQED zu überprüfen. Dieses ist eine wichtige Voraussetzung für dessen Einsatz als ein kompaktes Primärnormal für optische Strahlungsleistung.

Die Quanteneffizienz des PQED wurde bei zwei Wellenlängen (758 nm und 532 nm), bei Raumtemperatur und der Temperatur des flüssigen Stickstoffs (-196 °C) und in Abhängigkeit der angelegten Bias-Spannung mit einer Unsicherheit von nur 30 ppm bestimmt. Dabei kam ein auf dem elektrischen Substitutionsprinzip beruhendes Primärnormal für optische Strah­lungsleistung, ein sogenanntes Kryoradiometer, zum Einsatz.

Die  Messungen im Rahmen des Forschungsprojektes ergaben eine Quanteneffizienz des PQED von mehr als 99,99 % bei einer Wellenlänge von 532 nm. Die Vorhersage des physi­kalischen Modells für Raumtemperaturbedingungen konnte damit bestätigt werden. Die um­fangreichen Untersuchungen bei -196 °C haben darüber hinaus detaillierte Hinweise für die Verbesserung des Modells zur Beschreibung der Temperaturabhängigkeit erbracht. Auf­grund dieser positiven Ergebnisse werden die Untersuchungen zur Eignung des PQED als Primärnormal für optische Strahlungsleistung von den Projektpartnern fortgesetzt.

Ansprechpartner:

L. Werner, 7.33, E-Mail: Lutz.Werner(at)ptb.de