A FotoDetector Four-Quadrant (4QPD)je typ fotodetátora citlivého na polohu rozdelený do štyroch samostatných fotodiódových segmentov usporiadaných v kvadrantovom vzorke .poloha, zarovnanie alebo pohybsvetelného miesta na jeho povrchu s vysokou presnosťou porovnaním fotomorov z každého kvadrantu .
Čo je fotodetektor so štyrmi kvadrantmi?
Pozostáva zŠtyri nezávislé prvky fotodiódyUsporiadané ako štyri rovnaké kvadranty (horný ľavý, horný pravý, dole vľavo, spodná strana) .
Keď na detektor padne svetelné miestoIntenzita svetla v každom kvadrante generuje fotoprúdúmerné miestnemu osvetleniu .
Porovnaním týchto prúdov môže zariadenie zistiťposuny lúčav smeroch X (horizontálne) aj y (vertikálne) .
Často sa používa vZarovnanie lúčov, optické sledovanie, snímanie vibrácií a aplikácie stability smerovania.
Ako to funguje
Prichádzajúci svetelný bod osvetľuje niektoré alebo všetky štyri kvadranty .
Každý kvadrant vytvára elektrický prúd úmerný intenzite svetla, ktorý ho zasiahne .
Výpočtom rozdielov medzi protichodnými kvadrantmi:
X poloha=(vpravo - vľavo) / (súčet všetkých kvadrantov)
Y poloha=(horná časť) / (súčet všetkých kvadrantov)
Výstup je normalizovaný signál predstavujúcivýtlakvzhľadom na detektorový centrum .
Kľúčové parametre
| Parameter | Typická hodnota/rozsah |
|---|---|
| Aktívna veľkosť | 1 mm² to >10 mm² |
| Citlivý | ~ 0,4 až 0,7 A/W (v závislosti od vlnovej dĺžky) |
| Spektrálny rozsah | Typicky 400 nm až 1100 nm (SI fotodiodes) |
| Šírka pásma | DC na niekoľko MHz |
| Hluk ekvivalentný výkon (NEP) | Veľmi nízke pre vysokú citlivosť |
| Rozlíšenie | Na úrovni mikrónu |
| Temný prúd | Nízky, zvyčajne rozsah NA |
Výhody
Vysoká citlivosť naposun lúča v dvoch rozmeroch.
Rýchly čas odozvy, vhodný na dynamické zarovnanie .
Kompaktný a robustný dizajn .
Dá sa kombinovať s elektronikou pre priame čítanie polohy .
Obmedzenia
Obmedzené na merania, kde sa škvrna lúča zapadá do aktívnej oblasti .
Presnosť závisí od veľkosti a uniformity lúča .
Nie je ideálny na meranie absolútneho výkonu bez kalibrácie .
Hranice kvadrantov môžu spôsobiť nelinearity, ak lúče obkrúvajú hrany .
Typické aplikácie
| Aplikácia | Opis |
|---|---|
| Zarovnanie laserového lúča | Presné zarovnanie laserových systémov |
| Optické sledovanie | Po pohybe lúča alebo objektu |
| Snímanie vibrácií a stability | Detekcia mechanických vibrácií alebo uhlového posunu |
| Optická komunikácia | Spätná väzba na riadenie a smerovanie lúčov |
| Atómové a kvantové experimenty | Monitorovanie polohy zachytených častíc alebo laserových lúčov |
Integrácia
Často integrovaný szosilňovače citlivé na polohualebo obvody spracovania signálu .
Môže byť súčasťou ariadiaci systém s uzavretou slučkouna stabilizáciu smerovania lúča .
Používanýzrkadlá na piezo pódiáchPre spätnú väzbu od riadenia lúča .