四象限探测器用作激光准直的特性分析

以四象限光电探测器用作激光准直为例,对其探测原理、光电转换特性、影响探测精度的因素进行了理论分析。用数值模拟、实验验证了分析结果,并对影响探测精度的因素进行了深入的探讨,从而为四象限探测器用作激光准直提供了有力的理论依据。     

采用四象限探测器的光斑中心定位算法

为提高激光发射系统的监测精度,提出了一种基于四象限探测器的光斑中心定位算法,首先采用均匀分布的椭圆模型对光斑进行分析,根据四象限探测器工作原理,通过计算椭圆形光斑在四象限探测器上各对应区域所占面积进而推导光斑中心坐标表达式,然后采用解析几何的方法求取椭圆光斑的长轴与短轴,最后搭建四象限监测系统对算法进行实验验证;结果表明,所提算法能有效提高四象限探测器的光束监测精度,较传统方法精度提高21.3%。     

象限探测器非均匀性的影响分析及软校正算法

定量分析了四象限探测器用于目标跟踪时，其光电响应不均匀性对输出特性线性度及跟踪定位准确度的影响，给出了不均匀性校正的下限.提出了一种综合补偿光分布、探测器暗电流、通道增益的多元软校正方法.该方法将非线性误差控制在5%，跟踪定位准确度2%.与补偿增益的硬件校正和不消除暗电流的软校正方法相比，非线性误差减小2%，定位准确度提高了近3%.     

使用四象限探测器测量微小位移

四象限探测器的工作原理是光生伏特效应,通过4个象限电势的变化可算出光源的位移.使用四象限探测器测量了光源横向和纵向的位移,分析了实验误差的来源并给出了修正方法.实验结果表明,四象限探测器测量位移具有较高的测量精度和较短的时间响应,纵向测量的灵敏度比横向测量的灵敏度低.     

四象限探测器镜头光学质量的检测系统设计

在激光制导中,四象限探测器镜头的光学质量决定了目标定位的精度。鉴于此,设计一种非接触式检测四象限探测器镜头光学质量的系统,该系统能够对四象限探测器镜头的光学质量进行在线批量检测。首先将激光光源整形扩束准直为平顶光束,然后通过四象限探测器镜头在磨砂玻璃上显像,最后通过非接触式长工作距离的显微物镜成像在探测器上以探测光斑的形状、位置及均匀度。设计结果表明,此系统能够有效单独对四象限探测器镜头的光学质量进行批量检测,从而提高四象限探测器镜头的品控,有助于提升四象限激光制导探测系统的整体质量。     

光电探测器原理及应用

介绍了光电与系统的组成，阐述了光电二极管和雪崩光电二极管的工作原理及噪声问题，对雪崩光电二极管ＡＰＤ和光电倍增管ＰＭＴ进行了比较，并以四象限探测器为例说明了光电探测器的应用问题。     

探测器及其噪声模型研究进展

无线光通信系统中,接收端由光电探测器实现光电转换,而探测器中存在的噪声会直接影响光电转换效率。文章以无线光通信为背景,根据光电探测器噪声的产生机理,对探测器的散粒噪声、产生-复合噪声、1/f噪声和热噪声分进行描述,并且给出相对应的数学模型。结合具体的雪崩光电探测器、正本征负探测器、光电倍增管、四象限探测器、量子点红外探测器、平衡探测器及双平衡探测器分别分析各自的噪声模型。最后指明了该领域的进一步研究工作方向。     

大气激光通信中稳定跟踪技术研究

 为了研究大气激光通信中稳定跟踪所采用的器件及有效跟踪方法,分析了光束定位探测器件(电荷耦合器件和四象限光电探测器)的灵敏度特性,结合影响大气激光通信跟踪系统性能的五种大气湍流效应,分别讨论了光束漂移、光强起伏、光斑弥散、到达角起伏及光束扩展的原理.对质心跟踪算法和形心跟踪算法定位准确度的影响进行分析,得到在大气条件下形心算法的跟踪误差小于质心误差的结论,并通过实验进行了验证.     

光镊系统中光放大倍数对测量结果的影响

从实验和理论两方面，讨论了在光镊系统中，光放大倍数在500—1000倍、间隔为100倍的范围内，对四象限探测器位移测量信号的幅值及其线性度的影响.实验结果与理论结果符合很好，得出相同的结论：当微粒的影像半径约为四象限探测器探头半径(50—60)%时，可以得到幅值大、线性好的输出信号. 关键词： 光镊系统 放大倍数 四象限探测器     

一种四象限光电定向装置的实现

本文采用四象限硅光电池作为光电探测接收器．根据和差式原理，设计并在实验上实验了一种四象限可直观、快速观察的光电定向装置。     

大气激光通信中稳定跟踪技术研究

为了研究大气激光通信中稳定跟踪所采用的器件及有效跟踪方法,分析了光束定位探测器件(电荷耦合器件和四象限光电探测器)的灵敏度特性,结合影响大气激光通信跟踪系统性能的五种大气湍流效应,分别讨论了光束漂移、光强起伏、光斑弥散、到达角起伏及光束扩展的原理.对质心跟踪算法和形心跟踪算法定位准确度的影响进行分析,得到在大气条件下形...     

死区对四象限跟踪传感器跟踪精度的影响

介绍了四象限跟踪传感器原理后, 分析了存在噪声和死区条件下的四象限探测器的光斑能量探测率、质心探测误差和光斑位移敏感度, 推导了此时四象限跟踪传感器跟踪误差的理论公式, 并通过实验证明了理论分析的正确性. 理论分析和实验的结果都表明, 在相同的噪声情况下, 质心探测误差和位移敏感度都随着光斑的高斯宽度与死区宽度之比减小而增大, 但是位移敏感度增大的趋势要小于质心探测误差增大的趋势, 它们共同作用的结果就导致了光斑的高斯宽度与死区宽度之比越大, 四象限跟踪探测器的跟踪误差越小.     

微振动光电检测与数据采集系统的设计

提出了一种新的光学非接触式测量方法测量了物体的微振动振幅。用激光作为光源,以四象限硅光电池[1]作为光电探测器,借助三角测量原理,投射在振动源表面的激光反射光束在光电探测器上产生平面位移,将位移信号放大,通过A/D模块采集电压数值,并通过串口通信机制在PC终端实时显示。实验结果表明,该方法原理正确,灵敏度高,便于实现连续、快速、自动化检测,在工业在线检测方面具有良好的应用前景。     

强激光对典型激光制导光电探测器的干扰效应研究

为了达到对激光制导武器的有效干扰目的,需要分析强激光对典型激光制导光电探测器的干扰效应。理论分析和数值计算表明四象限光电二极管和成像型CCD的光学饱和阈值较低,很容易达到光学饱和。在功率密度10MW/cm2,脉冲宽度5ns的单脉冲激光辐照下即可产生300K的温升,在多脉冲温升的累积作用下,光电探测器的基底材料很容易达到熔点,从而造成不可逆的永久损伤。     

四象限光电检测系统的定位算法研究及改进

在相同硬件条件下,四象限光电检测系统的线性区间和响应灵敏度等会因算法不同而产生差异。首先分析光斑定位的常用算法,通过数值积分和曲线拟合得出具有高斯分布的激光光斑位移量在不同算法下的修正曲线,设计制作了一套精度较高的数字式四象限光电定位系统,并使用该系统验证了理论推导结果。     

量子光学实验中宽带低噪声光电探测器的研制

针对量子光学实验的特殊要求,通过设计优化宽带低噪声放大电路,研制出宽带低噪声光电探测器.我们重点分析了影响光电探测器增益、带宽和噪声的因素,通过选择合适的光电二极管、取样电阻、反馈电阻和输出电容,获得了宽带低噪声光电探测器.该光电探测器的带宽为2～50 MHz,能够用于输入功率达15 mW光场的噪声测量,适用于包括平衡零拍探测、差拍探测等量子光学实验.考虑到在量子光学实验中需要一对平衡的光电探测器,我们制作了一对2 MHz～31 MHz带宽内共模抑制比大于30 dB的平衡光电探测器,并用于1064 nm激光和1550 nm激光的强度噪声测量和散粒噪声基准的校准.     

湍流特征光学测试对比

在10℃～230℃温差下,对大气相干长度r0分别采用夏克-哈特曼的到达角起伏法、差分像运动法、波面法三种测量法和四象限探测器进行了测试和对比;对折射率结构常量Cn2及闪烁功率谱分别采用夏克-哈特曼和光电倍增管进行对比.实验结果表明:对于r0,在强湍流时四象限探测器比夏克-哈特曼的稳定性明显降低,且对夏克-哈特曼三种方法,差分像运动法可克服设备抖动等问题,但引入了方向上不一致的问题,波面法可有效避免该问题;对于Cn2,夏克-哈特曼比光电倍增管测量更稳定,拟合相关系数高达0.96;对于闪烁功率谱,由于噪音影响,在200℃时夏克-哈特曼比光电倍增管测得的最大频率高15Hz;最后,通过对夏克-哈特曼子孔径的闪烁功率谱分析得出,若同一子孔径入射光强不在CCD响应的线性区间时无法准确测量闪烁功率谱,否则可通过不同子孔径可完成湍流均匀性的测量.这将为湍流池提供最优的测试方法及理论依据.     

红外四象限探测器暗电流自动测量技术研究

简要介绍了红外四象限探测器的暗电流参数特性,针对多元探测器的特点,设计了温度控制电路以及多路切换开关电路,实现了在不同温度和电压下对暗电流的全自动化测量.通过实验数据得出探测器在不同偏压下的温度特性曲线图,证明本测量系统是可行的,并且可以用于其他多元探测器的暗电流检测.     

光电导探测器灵敏度标定方法的探索

光电导探测器体积小,灵敏度高,应用范围广,但暗电流也高,所以光电导探测器的直流标定是委困难的.我们采用了电子学的方法,探索光电导探测器灵敏度标定,给出光电导探测器50—300eV的灵敏度曲线.实验表明,这种方法是可行的.     

多元T型阵列探测器原理与性能

针对行波探测器阵列只合成多个光电二极管的输出功率而不能提高工作带宽的问题,提出了一种多元T型电路结构的阵列探测器.通过在各个光电二极管支路串联电容降低等效电容,减小结电容对探测器截止频率的影响,再用电感连接各个光电二极管支路构成T型滤波器电路结构,在合成多个光电二极管输出功率的同时增加了工作带宽.仿真结果表明,在光电二极管支路串联与光电二极管结电容相等大小的电容时,四元T型阵列探测器相比四元行波探测器阵列输出功率减少了一半,但工作带宽提高了一倍,而相比于传统探测器则在输出功率和工作带宽上都提高了一倍,此外八元T型阵列探测器与四元行波探测器阵列输出功率相同,工作带宽提高了一倍.