A Czterokwadrantowy fotodetektor (4QPD)jest rodzajem wrażliwego na pozycję fotodetektora podzielonego na cztery oddzielne segmenty fotodiodowe ułożone w wzorze kwadrantu ., jest to głównie używane do pomiarupozycja, wyrównanie lub ruchoświetlenia na jego powierzchni z wysoką precyzją poprzez porównanie fotokurantów z każdego kwadrantu .
Co to jest czterokwadrantowy fotodetektor?
Składa się zcztery niezależne elementy fotodiodyUłożone jako cztery równe kwadranty (górne, prawe górne, dolne lewy, prawe dolne) .
Kiedy na detektorze spada światło,Intensywność światła w każdym kwadrancie generuje fotoprądproporcjonalne do lokalnego oświetlenia .
Porównując te prądy, urządzenie może wykryćPrzemieszczenia wiązkizarówno w kierunku X (poziome), jak i y (pionowych) .
Jest często używany wWyrównanie wiązki, śledzenie optyczne, wykrywanie wibracji i zastosowania stabilności wskazujące.
Jak to działa
Przychodzące światło oświetla niektóre lub wszystkie cztery ćwiartki .
Każdy kwadrant wytwarza prąd elektryczny proporcjonalny do intensywności światła, który go trafił .
Obliczając różnice między przeciwnymi ćwiartkami:
X Pozycja=(prawy - po lewej) / (suma wszystkich ćwiartek)
Y Pozycja=(górna - dolna) / (suma wszystkich ćwiartek)
Wyjście jest znormalizowanym sygnałem reprezentującymPrzemieszczenie punktów wiązkiw stosunku do centrum detektora .
Kluczowe parametry
| Parametr | Typowa wartość/zakres |
|---|---|
| Aktywny rozmiar obszaru | 1 mm² to >10 mm² |
| Reaktywność | ~ 0,4 do 0,7 A/W (w zależności od długości fali) |
| Zakres spektralny | Zazwyczaj od 400 nm do 1100 nm (fotodiody SI) |
| Przepustowość łącza | DC do kilku MHz |
| Moc równoważna hałasu (NEP) | Bardzo niski dla wysokiej wrażliwości |
| Rozdzielczość pozycji | Poziom submikronu do mikrona |
| Ciemny prąd | Niski, zazwyczaj zasięg NA |
Zalety
Wysoka wrażliwość naPrzemieszczenie wiązki w dwóch wymiarach.
Szybki czas odpowiedzi, odpowiedni do dynamicznego wyrównania .
Kompaktowy i niezawodny projekt .
Można połączyć z elektroniką do bezpośredniego odczytu pozycji .
Ograniczenia
Ograniczone do pomiarów, w których punkt wiązki mieści się w obszarze aktywnym .
Dokładność zależy od wielkości wiązki i jednorodności .
Nie jest idealny do pomiaru mocy bezwzględnej bez kalibracji .
Granice kwadrantu mogą powodować nieliniowości, jeśli wiązka ulegnie krawędzi .
Typowe zastosowania
| Aplikacja | Opis |
|---|---|
| Wyrównanie wiązki laserowej | Precyzyjne wyrównanie systemów laserowych |
| Śledzenie optyczne | Następujący ruch wiązki lub obiektu |
| Wibracje i wykrywanie stabilności | Wykrywanie wibracji mechanicznych lub przemieszczenia kątowego |
| Komunikacja optyczna | Informacja zwrotna na temat sterowania wiązką i wskazaniem |
| Eksperymenty atomowe i kwantowe | Monitorowanie pozycji uwięzionych cząstek lub wiązek laserowych |
Integracja
Często zintegrowane zWzmacniacze wrażliwe na pozycjęlub obwody przetwarzania sygnału .
Może być częściąSystem sterowania zamkniętą pętliAby ustabilizować wskazanie wiązki .
Używane zLustra na etapach piezoDla sprzężenia zwrotnego z sterowaniem wiązką .