四象限光电探测器在激光光学系统中的典型应用分析

分析了四象限光电探测器在激光制导、光镊、扫描探针显微镜和空间光通信等激光光学系统中的典型应用。结果表明,四象限光电探测器应用在激光制导中具有高制导精度的优势;应用在光镊系统和扫描探针显微镜中具有纳米级分辨率：应用在空间光通信中具有较高跟踪和定位精度。     

四象限硅光电探测器

(一)用途此种型号的光电探测器是专为激光在军事上的应用而研制的。该产品可用于激光瞄准、制导、跟踪及搜索装置等。在民用方面,可用于精密测量系统中,如激光微定     

激光对四象限光电探测器破坏实验研究

本文对强激光破坏光电探测器进行理论分析,并对激光破坏四象限硅光电池进行实验研究。     

四象限探测器组件在激光制导技术中的应用

讨论了象限探测器在激光制导技术中的应用,简述了四象限探测器及其组件用于激光制导的工作原理,以及激光半主动制导系统对四象限探测器组件的特殊要求,介绍了一种实用的激光半主动制导用四象限激光探测器组件.     

四象限探测器高精度定位算法研究

用于光斑中心位置计算的定位算法是影响四象限探 测器位置测量精度的主要因素之一。为了提高四象限光电探测器的定位精度,分析了目 前通用的质心算法计算 光斑中心的位置误差,提出了一种基于数据库查询的高精度光斑中心定 位算法。算法的原理为:在四象限探测器和光源特性已知的前提下,首先通过仿真方法建 立一个数据库;数据库中光斑中心位置和探测器各象限的电流比具有一一对应关系。实际使 用时,以实测的四象限探测器各象限的电流比为基础查找对应的光斑中心的位置。仿真分 析和实验验证结果同时表明,与通用的质心算法相比,新算法能将光斑中心位置的计算精度 提高10²数量级。这对于使用象限式探测器进行高精度位置测量具有重要 意义。     

四象限探测器在空间激光通信中应用研究

研究了不同模式光斑对四象限探测器(QD)工作的影响,重点分析了高斯光斑对探测灵敏度的影响。搭建实验系统用扫描偏转镜及辅助CCD相机完成了对其性能测试实验。实验表明,形心算法的检测精度为质心检测精度的5倍;在极限探测灵敏度下,QD只能实现二细分,采用平滑滤波可以改善其细分能力;在高信噪比条件下可实现位置分辨力为1.6μm,角度分辨率为0.8μrad。同时研究了不同光斑大小、不同强度背景光对器件的影响。     

激光应用中的光电探测器

本文讨论了在可见和近红外光谱区内某些典型的激光应用中所使用的光电探测器的性能。其中所列举的应用包括高精度的光学损耗测量和微微秒范围内脉沖发散测量。文中对光发射真空器件和固体光电二极管的相对优点在不同的使用条件下作了比较。     

四象限探测器光电跟踪伺服系统的研究

为了实现光电跟踪目标,用四象限探测器检测目标物,利用单片机MSP410F169的AD采集,将采集到的信号进行滤波,利用PID算法,以及单片机MSP410F169的时钟控制PWM波的占空比来调节电机的转速。通过两个电机来实现跟踪装置的空间旋转跟踪目标物。     

锂漂移四象限硅光电红外探测器

锂漂移Si四象限光电探测器是光子探测器。是基于某个固定波长(本探测器是为配合1.06微米YAG激光器而设计的)的入射光与束缚态的电子或空穴的相互作用,电子或空穴吸收了光子而本身被本征激发为自由状态,从而引起了电子率变化的器件。和任何光子探测器一样,是一种选择性探测器。     

全数字式四象限精密光电方位探测器

本文叙述了用四象限光电探测器、89C51单片机和A/D转换器ADS7864为主构成的四象限精密光电方位探测器,可以很方便、准确的测量目标的方位。     

基于四象限探测器的激光监听系统

为了减弱外界环境对激光监听技术的影响,该文首先分析对激光监听系统产生影响的主要因素。从系统接收端入手,采用四象限(4QD)光电探测器对声波震动产生的偏折角度出发推导大气环境下光轴检测系统中固有分辨精度与细分精度间的关系;然后通过分析4QD检测系统在大气环境下受到外界的约束条件,阐明了激光监听系统中采用4QD探测器作为系统的接收端具有更好的优越性。最后通过一个设计实例与监听试验验证了上述观点。     

用于激光电视光盘的六象限光电探测器

本文简述了用于0.5～1.0μm波段的激光电视光盘的六象限光电探测器,它的工作原理、设计、制造和主要特性。最终获得的器件具有快速响应、高响应度、低噪声,相邻象限串扰小及均匀性好等优良特性。     

自由空间激光通信四象限探测器性能研究

在自由空间激光通信中,精跟踪单元的探测器经常选用四象限探测器(QD),探测器的性能影响跟踪精度,为了研究四象限探测器在不同条件下的性能,提出变步长的方法,分析光斑大小对动态范嗣和探测灵敏度的影响情况,在满足仿真精度的前提下,缩短了仿真时间.在光斑能量服从高斯分布的情况下,分析背景光、光电响应度和死区对动态范围和探测灵敏度的影响,特别研究非均匀背景光的影响.结果表明,随着光斑半径的增加,光斑位置检测的动态范围在增大,位置探测灵敏度在降低.相同光斑半径条件下,对于服从艾里分布的光斑的位置探测灵敏度高于服从高斯分布的光斑,而动态范围小于后者,非均匀背景光对探测器性能的影响比均匀背景的影响大.     

采用四象限探测器的激光跟踪系统设计

为简化自由空间激光通信的跟踪系统,本文采用四象限探测器检测目标位置,通过峰值保持电路稳定激光脉冲峰值并计算脱靶量,结合角速率和角位置信息,采用基于位置环、速率环、电流环的闭环控制算法实现视轴稳定与目标跟踪。仿真设定载体扰动频率为3 Hz时,系统的隔离度达到1.0%;目标位置±20°正弦变化时,能稳定跟踪;脱靶量噪声是跟踪误差的主要因素,峰值信噪比20 dB时,跟踪误差0.07°。结果证明系统设计可行,为激光跟踪样机研制奠定了基础。     

高精度激光准直及其可能应用

我们对三点法点光源的稳定性和光束传输的影响因素作了实验研究,制成一台21米长、精度为±0.6～0.8微米(或±3～4×10-8)的激光准直实验装置。利用这台装置,测出了人造断层的潮汐变化,小潮期间,24小时水平位移最大变幅不超过11微米。分析了用于地震预报、测定大坝变形和调整粒子加速器的可能性,讨论了广义相对论时空弯曲对准直光束的影响。     

空间激光通信中四象限光电探测器环形光斑检测及误差补偿

分析了以卡塞格林(卡式)望远系统作为光学天线时,大气激光通信捕获、对准和跟踪系统中四象限光电探测器光敏面上环形光斑位置检测的误差问题。基于光斑中心遮挡与死区感应光能量的等同效应,理论推导了入射环形光斑偏移量与光斑中心坐标、探测器死区宽度和环形光斑内外圆半径之间关系的数学模型。数值仿真和实验结果表明:与完整高斯光斑相比,环形光斑的探测线性范围较小,检测灵敏度较低。根据实验条件选择合适的卡式光学天线或光斑半径,使遮光比为30%时探测器的探测线性范围最大,不会出现非线性误差。所提环形光斑误差补偿算法克服了光斑中心遮挡带来的位置检测误差,探测器探测精度可达0.0015mm。     

InGaAs四象限探测器

采用InP/InGaAs/InP双异质结结构研制了对人眼安全的1.54～1.57 μm InGaAs四象限探测器.对器件结构设计和材料选择进行了讨论.在对响应时间、象限串扰、暗电流和响应度等参数进行计算与分析的基础上,优化了器件结构参数.实验结果表明,器件响应度达到0.90 A/W,响应时间为2 ns,暗电流低于5 nA,象限串扰达到1%(象限间隔20 μm),象限均匀性为4%.     

一种引力波探测用高灵敏度四象限光电探测器

针对引力波探测空间天线激光干涉仪对四象限光电探测器提出的低噪声、高灵敏度、高带宽的要求,设计了一种四象限光电探测器芯片与读出电路混合集成的低噪声光电探测器.四象限光电探测器芯片采用四个性能一致的双耗尽区InGaAs PIN光电二极管单片集成结构,以降低二极管电容,减小象限间隔,提高灵敏度.通过PSPICE软件对由探测器芯片、低噪声跨阻放大读出电路构成的探测器模块进行了仿真,优化了电路参数,计算出相应的增益、带宽、噪声功率密度.性能测试表明,研制的集成式探测器模的-3 dB带宽为28.3 MHz,等效噪声功率密度为1.7pW/Hz1/2,象限增益一致性为0.76％,基本满足空间激光干涉仪的需求.     

基于四象限探测器的光斑中心高精度定位算法

为了提高四象限探测器检测光斑中心位置的精度,降低现有算法的复杂度,提出了二段式多项式拟合算法。在光斑能量分布服从高斯分布模型的条件下,利用四象限探测器的对称性,简化数据的处理量,将拟合区间合理分为两段进行多项式拟合。同时,针对在拟合区间两端的拟合误差较大的现象进行了优化。仿真分析结果表明,当最高多项式次数为四次时,在原点附近区间,拟合误差仅为10-5mm数量级;在远离原点区间,拟合误差为10-4mm数量级。最后通过实验验证,证明了算法的可行性。     

基于LabVIEW的四象限探测器光电参数测量系统

对于四象限光电探测器来说,其脉冲电流灵敏度和灵敏度的均匀性是两个重要的参数,我们重点研究如何使用LabVIEW编写四象限探测器光电参数测量系统软件.使用LabVIEW开发的光电参数测量系统,能利用步进电机进行激光光源对探测器的扫描,同时控制示波器测量探测器的信号电压,并使用GPIB指令把测量数据通过TCP/IP协议传回计算机,最后由计算机分析和处理检测数据并显示、保存和打印最终结果.实验结果证明,这种方法实用、方便,测量精度高.