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