Ein Time Tagger ist ein Messgerät, das den genauen Zeitpunkt eingehender elektrischer Signale erfasst und als digitalen Zeitstempel speichert. Man kann ihn sich als extrem genaue Stoppuhr vorstellen: Jedes Mal, wenn ein Detektor ein Ereignis des angeschlossenen Detektors registriert oder ein Laserpuls ankommt, notiert der Time Tagger die Uhrzeit – auf die Pikosekunde genau.
Aus diesen Zeitstempeln lässt sich viel ablesen: Kamen zwei Photonen gleichzeitig an? Wie lange war ein Lichtpuls unterwegs? Wie schnell klingt eine Fluoreszenz ab? Genau diese Fragen stehen im Zentrum von Quantenkommunikation, Mikroskopie und LiDAR.
Der duo 4CH-Timetagger von duotec erfasst solche Zeitstempel auf vier Kanälen gleichzeitig, mit einer Auflösung von 1 Pikosekunde. Zum Vergleich: In einer Pikosekunde legt Licht gerade einmal 0,3 Millimeter zurück.
So funktioniert der duo 4CH-Timetagger
Der duo 4CH-Timetagger arbeitet in drei Schritten:
Signal erkennen. An vier SMA-Eingängen kommen die Signale von Detektoren oder Pulsquellen an. Eine einstellbare Triggerschwelle (0 bis 2,5 V) legt fest, ab welcher Spannung ein Signal zählt.
Zeitstempel setzen. Für jedes erkannte Signal setzt der duo 4CH-Timetagger einen Zeitstempel mit 1 ps Auflösung. Die Zeitstempel werden mit bis zu 47,6 Millionen Ereignissen pro Sekunde (alle Kanäle zusammen) im internen Speicher abgelegt.
Daten auswerten. Über USB gelangen die Daten auf den PC. Die API für Windows und Linux hilft Ihnen diese auszulesen und bereitet sie für die Auswertung auf.
Damit alle Zeitstempel auf derselben Zeitbasis liegen, nutzt der duo 4CH-Timetagger wahlweise einen externen 10-MHz-Takt, einen internen Oszillator oder die integrierte GNSS-Synchronisation.
Was den duo 4CH-Timetagger auszeichnet
1. Pikosekunden-Präzision.
1 ps Auflösung und 30 ps RMS (72 ps FWHM) Zeitjitter. Der duo 4CH-Timetagger trennt Ereignisse, die nur Bruchteile einer milliardstel Sekunde auseinanderliegen – die Grundlage für saubere Koinzidenzmessungen und präzise Laufzeiten.
2. Kompakt statt Rack.
106 × 55 × 26 mm. Der duo 4CH-Timetagger sitzt direkt am Messaufbau, passt in mobile Systeme und spart Platz im Labor. Kurze Kabelwege zum Detektor inklusive.
3. Synchron über Entfernungen.
Die integrierte GNSS-Synchronisation bringt räumlich getrennte Stationen auf eine gemeinsame Zeitbasis – etwa Sender und Empfänger einer QKD-Strecke. Zusätzliche Referenzhardware ist dafür nicht nötig. Alternativ: externer 10-MHz-Takt oder interner Oszillator.
4. Sofort einsatzbereit.
Vier intern terminierte SMA-Eingänge, USB-Anschluss und mitgelieferte Software für Windows und Linux. Detektor anschließen, Schwelle einstellen, messen.
5. Vom Messgerät zur OEM-Lösung.
duotec entwickelt den duo 4CH-Timetagger als Plattform. Schnittstellen, Signalpegel und Formfaktor lassen sich an Kundensysteme anpassen – von der Machbarkeit bis zur Serienfertigung, mit europäischer Lieferkette. Entwickelt und gefertigt in Deutschland.
Anwendungsbeispiele für den Time Tagger:
Quantenschlüsselverteilung (QKD)
Bei der Quantenschlüsselverteilung entsteht ein abhörsicherer Schlüssel aus einzelnen Photonen. Entscheidend ist, dass Sender und Empfänger genau wissen, wann welches Photon ankam. Der duo 4CH-Timetagger liefert diese Zeitstempel – und synchronisiert beide Stationen per GNSS auch über große Entfernungen.
Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie (FLIM)
FLIM misst, wie lange ein Molekül nach einer Anregung leuchtet. Daraus lassen sich Zellzustände und molekulare Umgebungen ablesen. Der duo 4CH-Timetagger erfasst die Ankunftszeit jedes Photons relativ zum Laserpuls (TCSPC-Prinzip) und liefert so die Grundlage für Lebensdauer-Histogramme.
Einzelphotonenzählung und Koinzidenzmessung
Ob Detektorcharakterisierung, Quantenoptik-Experiment oder Korrelationsmessung: Der duo 4CH-Timetagger zählt Photonenereignisse auf vier Kanälen und macht sichtbar, welche davon gleichzeitig auftreten.
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