A Fotodetector cu patru cvadrante (4QPD)este un tip de fotodetector sensibil la poziție împărțit în patru segmente de fotodiode separate dispuse într-un model de cadran . este utilizat în principal pentru a măsurapoziție, aliniere sau mișcarea unui punct ușor pe suprafața sa cu o precizie ridicată prin compararea fotocurenților din fiecare cadran .
Ce este un fotodetector cu patru cvadrante?
Este format dinPatru elemente de fotodiodă independentearanjate ca patru cadrane egale (stânga-stânga, din dreapta sus, stânga-stânga, dreapta jos) .
Când o pată ușoară cade pe detector,Intensitatea luminii în fiecare cadran generează un fotocurentproporțional cu iluminarea locală .
Prin compararea acestor curenți, dispozitivul poate detectadeplasări ale fascicululuiatât în X (orizontal) cât și în direcții verticale .
Este adesea folosit înAplicații de aliniere a fasciculului, urmărirea optică, detectarea vibrațiilor și apariția de stabilitate.
Cum funcționează
Punctul ușor de intrare luminează unele sau toate cele patru cadrane .
Fiecare cadran produce un curent electric proporțional cu intensitatea luminii care o lovește .
Calculând diferențele dintre cadranele opuse:
X Poziția=(dreapta - stânga) / (suma tuturor cadratelor)
Y Poziția=(sus - jos) / (suma tuturor cadratelor)
Ieșirea este un semnal normalizat reprezentândDeplasarea spotului fascicululuiîn raport cu Centrul de detector .
Parametri cheie
| Parametru | Valoare/interval tipic |
|---|---|
| Dimensiunea activă a zonei | 1 mm² to >10 mm² |
| Responsabilitatea | ~ 0,4 până la 0,7 A/W (în funcție de lungimea de undă) |
| Interval spectral | De obicei, 400 nm până la 1100 nm (fotodiode Si) |
| Lățime de bandă | DC la mai multe MHz |
| Putere echivalentă de zgomot (NEP) | Foarte scăzut pentru sensibilitate ridicată |
| Rezoluția poziției | Sub-micron la nivel micron |
| Curent întunecat | Scăzut, de obicei, NA Range |
Avantaje
Sensibilitate ridicată ladeplasarea fasciculului în două dimensiuni.
Timp de răspuns rapid, potrivit pentru aliniere dinamică .
Design compact și robust .
Poate fi combinat cu electronice pentru citirea poziției directe .
Limitări
Limitat la măsurători în care locul fasciculului se încadrează în zona activă .
Precizia depinde de dimensiunea fasciculului și uniformitatea .
Nu este ideal pentru măsurarea puterii absolute fără calibrare .
Limitele cadranului pot provoca neliniarități dacă Beam Straddles Edges .
Aplicații tipice
| Aplicație | Descriere |
|---|---|
| Alinierea fasciculului laser | Alinierea precisă a sistemelor laser |
| Urmărirea optică | Urmând mișcarea fasciculului sau a obiectului |
| Senzație de vibrații și stabilitate | Detectarea vibrațiilor mecanice sau a deplasării unghiulare |
| Comunicări optice | Feedback pentru direcția și indicarea fasciculului |
| Experimente atomice și cuantice | Monitorizarea poziției particulelor prinse sau a grinzilor laser |
Integrare
Adesea integrat cuamplificatoare sensibile la pozițiesau circuite de procesare a semnalului .
Poate face parte dintr -unSistem de control cu buclă închisăPentru a stabiliza indicarea fasciculului .
Folosit cuoglinzi pe etapele piezopentru feedback de direcție a fasciculului .