朗研光電 SPDSi-100 單光子探測(cè)器是一款面向?qū)嶒?yàn)室、科研與工業(yè)現(xiàn)場的高靈敏度探測(cè)解決方案，基于硅 SPAD（單光子雪崩二極管）技術(shù)，具備高速時(shí)間標(biāo)記、低噪聲與穩(wěn)定的重復(fù)性。產(chǎn)品定位在需要極低光子背景下的精確計(jì)數(shù)與時(shí)間分辨的場景，例如量子通信、光學(xué)成像、熒光壽命測(cè)定、以及低光強(qiáng)度的參量分析。SPDSi-100 的設(shè)計(jì)在于可直接與研究用微型光源、光學(xué)探測(cè)模塊及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)接，提供穩(wěn)定的光子計(jì)數(shù)和可追溯的時(shí)間戳信息。

基本信息與型號(hào)定位

• 型號(hào)與系列：SPDSi-100；單通道單光子探測(cè)器，配備內(nèi)置時(shí)間測(cè)量通道，支持外部時(shí)鐘同步。
• 技術(shù)路線：基于硅 SPAD 的單光子探測(cè)，集成時(shí)間標(biāo)記與數(shù)據(jù)傳輸接口，適合TCSPC（時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)）工作模式。
• 封裝與端口：緊湊外形，光學(xué)輸入采用標(biāo)準(zhǔn)光纖接口/光學(xué)接口，可選 FC/PC 或 SMA 接頭，數(shù)據(jù)輸出接口涵蓋 USB 3.0、以太網(wǎng)與 PCIe 界面選項(xiàng)，便于嵌入式系統(tǒng)與桌面工作站并行使用。

主要參數(shù)（典型值，25°C 環(huán)境，實(shí)際出廠測(cè)試數(shù)據(jù)以標(biāo)定值為準(zhǔn)）

• 光譜響應(yīng)范圍：400–900 nm，覆蓋常用可見波段和部分近紅外區(qū)域，適配大多數(shù)熒光探針與半導(dǎo)體發(fā)光源。
• 光子探測(cè)效率（量子效率，QE）：在 520 nm 左右約 50–60%，在 450–650 nm 區(qū)間通常保持 40–55% 的典型范圍，波段外降幅較大。
• 暗計(jì)數(shù)率（DCR）：典型值約 100 cps，若在低溫/強(qiáng)制冷卻條件下可降至低十 cps 量級(jí)，熱噪提升時(shí)會(huì)提高。
• 時(shí)間分辨率與時(shí)間標(biāo)記分辨率：時(shí)間抖動(dòng)（FWHM）約 120 ps 左右，時(shí)間戳分辨率可實(shí)現(xiàn) 16 ps 量級(jí)的時(shí)間戳記錄，適合高精度的 TCSPC 應(yīng)用。
• 最大光子計(jì)數(shù)速率：在短時(shí)間窗內(nèi)可達(dá)到約 1×10^6 counts/s 的峰值上限，實(shí)際工作速率受光強(qiáng)、死時(shí)間及后端處理能力制約。
• 死時(shí)間（復(fù)位時(shí)間）：約 25 ns 左右，支持中高光強(qiáng)場景下的重復(fù)計(jì)數(shù)，但在極高光強(qiáng)下需控制脈沖幅度與光脈沖頻率以避免梳狀效應(yīng)。
• 工作溫度與環(huán)境：標(biāo)準(zhǔn)工作溫度 0–25°C，可選配 Peltier 制冷，溫控精度通常在 ±0.5°C 級(jí)別，適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場環(huán)境波動(dòng)。工作濕度在無凝露的條件下可穩(wěn)定運(yùn)行。
• 電源與功耗：供電范圍通常為 5–12 V DC，平均功耗在 2–4 W 區(qū)間，低功耗設(shè)計(jì)有助于在多設(shè)備并排部署時(shí)降低散熱負(fù)擔(dān)。
• 數(shù)據(jù)接口與協(xié)議信息：提供 SDK 與 API，支持 Python、C/C++ 調(diào)用；輸出數(shù)據(jù)格式包括原始時(shí)間戳、時(shí)間戳-事件對(duì)等二進(jìn)制及文本格式，方便與現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理鏈路對(duì)接。
• 機(jī)械尺寸與重量：外形尺寸約 110×60×25 mm，重量在 180–350 g 之間，便于攜帶與臺(tái)架安裝。
• 光學(xué)耦合與接口選項(xiàng)：光纖輸入端口可選 FC/PC 或 MU 制式，光學(xué)耦合效率隨耦合對(duì)準(zhǔn)與接口類型波動(dòng)，現(xiàn)場可通過對(duì)準(zhǔn)工具進(jìn)行優(yōu)化。
• 可靠性與壽命：設(shè)計(jì)考慮重復(fù)激發(fā)與長期工作穩(wěn)定性，MTBF 在行業(yè)常態(tài)水平下具備可觀的長期運(yùn)行潛力，具體依賴使用環(huán)境與維護(hù)頻次。

應(yīng)用場景概要

• 量子通信與量子密鑰分發(fā)（QKD）：對(duì)單光子事件的時(shí)間分辨和高穩(wěn)定性計(jì)數(shù)有直接需求，SPDSi-100 提供精確時(shí)間標(biāo)簽和低噪聲背景。
• 生物熒光壽命成像與分析（FLIM/TCSPC）：可對(duì)熒光信號(hào)進(jìn)行高時(shí)間分辨的統(tǒng)計(jì)分析，提升壽命成像的對(duì)比度與準(zhǔn)確性。
• 激光雷達(dá)與光子級(jí)成像：在低光場或弱光條件下實(shí)現(xiàn)高靈敏探測(cè)，輔助實(shí)現(xiàn)高分辨率成像與距離測(cè)算。
• 光子統(tǒng)計(jì)與光譜分析研究：具備可追溯時(shí)間戳的事件記錄，便于開展光子計(jì)數(shù)分布、光子統(tǒng)計(jì)模型擬合等研究。

軟件與集成要點(diǎn)

• 數(shù)據(jù)獲取與處理：隨設(shè)備提供的 SDK 支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流讀取、時(shí)間戳緩存與批量寫入；可與 LabVIEW、MATLAB 等常用平臺(tái)對(duì)接。
• 時(shí)間標(biāo)記與同步：可選外部時(shí)鐘輸入，支持與多通道系統(tǒng)的同步工作，便于構(gòu)建大規(guī)模 TCSPC 測(cè)量鏈路。
• 兼容性考慮：針對(duì)不同顯微鏡、激光源與光學(xué)組件，提供標(biāo)準(zhǔn)化接口文檔與對(duì)準(zhǔn)指南，幫助快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。

場景化FAQ 1) SPDSi-100 在量子通信場景中的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在哪些方面？答：具備高時(shí)間分辨率與低暗計(jì)數(shù)的組合，能在高時(shí)序精度下可靠記錄單光子事件，配合外部時(shí)鐘同步，提升密鑰產(chǎn)生速率與誤碼率的控制效果，同時(shí)提供清晰的時(shí)間戳軌跡，便于系統(tǒng)調(diào)試與性能評(píng)估。 2) 如果在熒光壽命測(cè)定中遇到背景光干擾，該如何優(yōu)化？答：優(yōu)先通過腔體封裝與帶阻濾光片降低背景；利用 SPDSi-100 的低 DCR 特性，在低溫條件下進(jìn)一步降低噪聲，同時(shí)通過時(shí)間窗裁剪和后處理擬合提升信噪比。 3) 光學(xué)耦合效率不穩(wěn)定，該怎么辦？答：檢查光纖端口對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，確保接頭緊固；若可選儀器提供對(duì)準(zhǔn)工具，應(yīng)在室溫與運(yùn)行溫度下完成熱漲冷縮補(bǔ)償，必要時(shí)增加光學(xué)耦合介質(zhì)以穩(wěn)定傳輸。 4) 如何在高重復(fù)率激光脈沖下避免死時(shí)間引入的失真？答：降低單脈沖能量、增加脈沖間隔，或采用多通道并行采集以分散事件密度；確保后端處理管線在數(shù)據(jù)寫入與時(shí)間標(biāo)記之間有足夠緩沖。 5) 系統(tǒng)集成時(shí)常見的對(duì)接難點(diǎn)有哪些？答：主要是時(shí)鐘同步、接口協(xié)議兼容及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，建議使用廠商提供的 SDK 與示例代碼，按步驟完成手動(dòng)對(duì)齊、硬件初始化與軟件回路測(cè)試。 6) 維護(hù)與保養(yǎng)的要點(diǎn)？答：定期檢查光學(xué)接口與接頭的緊固，確保散熱器工作正常，監(jiān)控溫控傳感與電源供應(yīng)的穩(wěn)定性；在高濕度環(huán)境下使用時(shí)，確保防凝露措施到位，避免腐蝕與光學(xué)污染。

結(jié)語 SPDSi-100 將高靈敏度探測(cè)、時(shí)間標(biāo)記與靈活的系統(tǒng)集成能力結(jié)合，為實(shí)驗(yàn)室科研與工業(yè)測(cè)量提供穩(wěn)定、可重復(fù)的單光子檢測(cè)解決方案。通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口、完善的軟件包和清晰的數(shù)據(jù)輸出格式，用戶可以快速建立從光子事件到可分析數(shù)據(jù)的完整鏈路，支撐從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)品化應(yīng)用的多樣需求。若您正在規(guī)劃具體的測(cè)量任務(wù)，可以結(jié)合波段、光強(qiáng)、時(shí)序需求與現(xiàn)有系統(tǒng)接口，制定的集成方案。