光电位置敏感器件的非线性分析及应用

阐述光电位置敏感器件（PSD）的结构、特性和工作原理，并根据PSD的原理和特性分析其产生非线性的几种主要因素。导出PSD的输出信号与光强无关的位置方程。设计出一种低温漂高精度的PSD非线性硬件调制电路。分析了插值算法、神经网络优化法以及解析法等对PSD的非线性进行修正的有效性，并对给出的部分实验数据进行了分析。最后对PSD在光学三角法测量、自动检测以及高精度测量中的应用作了进一步的讨论与展望。     

二维光电位置敏感器件的非线性修正

根据二维光电位置敏感器件 (PSD)的工作原理 ,分析了影响PSD线性度的主要因素 ,提出了一种用神经网络对PSD进行非线性修正的方法。以PSD的输入输出数据对作为样本训练的神经网络 ,利用神经网络所具有地能够以任意精度逼近非线性函数的能力 ,实现PSD的输出与实际光点位置之间的映射 ,在神经网络的输出端得到线性响应。该方法的优点是不需要很大的数据存储量即可得到很好的修正效果。结果表明 ,修正后的PSD能在较宽的位置范围内输出高线性度的信号     

梳状型高线性度一维位敏检测器

介绍了一种梳状型一维位敏检测器(PSD)的结构,对其工作原理进行了分析.比较测试了这种梳状结构(1mm×12mm)PSD与普通块状型结构(1mm×3mm)PSD的线性度,实验表明:梳状结构的PSD具有极高的线性度(均方根非线性为0.17%F.S)和较小的边缘失真.对影响一维PSD线性度的因素进行了分析,并对结果进行了讨论.     

四边型位置敏感探测器位置公式的改进

四边形位置敏感探测器（PSD）的传统位置计算公式不能正确反映实际光斑位置,存在严重的枕形失真,需要进行复杂的修正.基于Lucovsky方程的解析解,提出了改进型的PSD计算公式,结果表明,采用改进型公式可以使用少量数据完成对PSD的非线性修正,极大地提高PSD中央大部区域的线性度.对于1×1 cm2的PSD,在60%光敏面的区域内均方根误差小于3 μm,非线性度小于0.05%,该公式适用于所有的四边形PSD,对于PSD的实际应用具有重要意义.     

一维位置敏感探测器位置准确度和线性度的改进

在常规的条状一维位置敏感探测器（PSD）中,光敏区和位置电阻区是结合在一起的,器件的欧姆接触电极难以做得比较理想,因此器件的位置准确度和线性度也受到了不利的影响。而在梳状一维位置敏感探测器中,光敏区和位置电阻区被分成了梳齿区和梳脊区两部分,并且位置电阻区被设计成很窄的长条,即使掺杂浓度比较高,位置电阻也能做得相当大。这样条状一维位置敏感探测器接触电极上的缺陷就可消除。用两种不同的一维位置敏感探测器所测量的位置特性曲线证实了理论分析的正确性。测量结果还表明,梳状一维位置敏感探测器的位置准确度和线性度比条状一维位置敏感探测器有了显著的提高,梳状一维位置敏感探测器的平均位置误差从条状一维位置敏感探测器的55μm减小到了26μm,梳状一维位置敏感探测器的均方根非线性度从条状一维位置敏感探测器的0．94％减小到了0．09％。     

光电子技术与器件 光探测与器件

TL816.5 2007054608PSD空间三维非线性修正技术的研究=Study on spatial 3D nonlinear correction technique for PSD[刊,中]/郭丽峰(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室.天津(300072)) ,张国雄…//光电子·激光.? 2007 ,28(5) .?566-570提出了一种长距离激光准直测量中     

高精度光电探测器的线性测量

介绍了一种高精度的光电探测器线性测量系统,讨论了线性测量的方法,确定以光束叠加法为线性测量系统的基础.设计了测量系统,以944 nm激光器为光源,测量了Si陷阱探测器和InGaAs陷阱探测器的非线性因子.实验结果表明,利用该系统在0.1～200μW的入射光功率范围内.Si陷阱探测器非线性因子平均值小于0.009%,联合不确定度小于3.18%;InGaAs陷阱探测器非线性因子平均值小于0.6%,联合不确定度小于6.87%.实验结果证明该系统可以作为高精度光电探测器线性测量装置.     

柔性双连杆机械臂末端振动测量的研究

讲述了用PSD构造柔性臂末端振动测量系统的设计与实现过程 ,包括测量原理 ,光学系统的构造 ,PSD的后续处理电路和系统标定等。介绍了一个基于PSD的双连杆柔性机械臂末端振动的测量系统及实验结果。测量准确度达 0 .1mm。     

电位差计测量电动势实验中的非线性问题探讨

从理论上分析了电位差计测量实验中存在着的线性及非线性因素 ,并给出了电位差计实验中避免产生非线性误差的方法 .引入了划分线性与非线性范围的数据 ,并对电位差计的线性范围给出了较清晰的物理概念     

光敏层电阻率非均匀分布对PSD定位影响的研究

采用数值方法对光敏层电阻率的非均匀分布及对位置敏感探测器(PSD)的影响进行了研究,结果显示,在现有的制作工艺保障最大电阻率变化不超过1%时,电阻率的非均匀分布对四边形PSD的非线性影响很小,相比较之下,其对一维PSD的影响要大的多。因此,光敏层电阻率的非均匀分布是造成一维PSD非线性的一个主要原因,而对于四边形二维PSD则不是主要原因。     

PSD位置响应特性与光源照射方式的关系研究

推导出在四边形二维PSD光源静止照射和连续扫描照射下的位置响应特性理论解,比较两种光源照射方式下引起相对位置变化,讨论了光源扫描速度对探测光入射位置信息的影响,得出结论:在两种光源照射方式下,二维PSD探测光入射位置存在严重的非线性,但是响应时间比一维PSD短。光源扫描速度越小,2DPSD探测到的位置误差越小,并且光生电势分布的最大值越小。     

枕型二维位置敏感探测器的研制

证明了枕型二维位置敏感探测器设计的基本原理———Gear定理,并推导了适用于枕型二维位置敏感探测器的位置计算公式,此外还提出了枕型二维位置敏感探测器的制作工艺和测试结果。采用集成电路工艺所研制的枕型二维位置敏感探测器(光敏面为8 mm×8 mm)表现出良好的光电特性,当反偏为5 V时其暗电流约为15 nA,峰值时的光谱灵敏度超过了0.6 A/W。在所测量的 75%光敏区域内,均方根位置误差约为 0.135 mm,而以均方根位置误差表示的非线性度在1.1%左右,比四边形二维位置敏感探测器的位置线性度提高了近一个数量级。     

空间光通信APT探测技术中位置敏感器件（PSD）的研究

鉴于空间光通信系统中分辨率在很大程度上影响着整个通信系统的性能，而PSD(position sensitive detector)作为APT(acquisition, pointing and tracking)子系统常用的探测器件，具有分辨率高，无盲区，响应速度较快的优点，分析了PSD的基本结构和定位原理，研究了使用PSD作为空间光通信APT子系统粗跟踪技术的位置分辨率，并指出了提高PSD分辨率的着手点。用实验方案对PSD的分辨率进行了具体的实验分析。通过对实验数据分析可知，PSD的平均位置分辨率达到12.6μm，该值与理论分辨率吻合得较好。这说明PSD作为APT子系统精跟踪探测器的可行性。     

大口径光学元件功率谱密度的统计法测量

针对ICF系统要求,提出了一种基于统计理论的大口径光学元件功率谱密度测量方法。该方法将大口径波前划分成足够多个子区域,分别求得每个子区域波前的功率谱密度,根据统计理论可将大口径波前功率谱密度表示为各个子区域波前功率谱密度的加权平均,其权重因子是各子区域对应的面积。模拟计算和实验结果验证了统计法测量的有效性,并表明当子区域个数大于等于8×8时,统计法测量和子孔径拼接测量得到的功率谱密度吻合较好。统计法测量对平台移动精度和环境稳定性要求不高,可应用于大口径光学元件功率谱密度的过程检测。     

应用Multisim研究不同结构二维PSD的线性度

应用电路模拟软件Multisim对四边形结构、方形结构、直角形结构、双面结构位置敏感探测器的线性度进行仿真实验研究,得到了相应的线性网格图,并进行了分析.综合比较这几种不同结构二维位置敏感探测器的线性度.结果表明：四边形电极结构位置敏感探测器的位置误差最大,中央40％光敏区的位置误差约为10.05％,直角型电极结构位置敏感探测器,双面型电极结构位置敏感探测器以及带电阻边框的方形电极结构位置敏感探测器在相应区域的位置误差的误差分别为3.70％,0.29％,0.12％.对计算结果与试验结果进行了比较,表明该方法具有简单直观,参量变化多样性,结果可靠的优点.     

Study of non-linear properties of hollow core photonic crystal fiber

A highly non-linear hollow core photonic crystal fiber (PCF) having three ring-hexagonal structure is designed. The full vector finite element method with perfectly matched layer is used to investigate the non-linear properties of hollow core PCF effectively. The effective area of modal pattern is also studied for the same newly designed structure. It is found that when effective area is very small the non-linearity is very high.     

Fabrication and characterization of two-dimensional pin-cushion position sensitive detectors

In this paper, the fabrication and testing results of a two-dimensional pin-cushion position sensitive detector (PSD) are presented. The obtained pin-cushion PSD with an 8 × 8 mm2 effective area presents a maximum spectral response of 0.5 mA/mW at 850-nm wavelength, a 12-nA dark current at 5-V reverse voltage, a reverse breakdown voltage of 50 V, a nonlinearity of 2.175%, and a spatial resolution of 10 μm. The spatial resolution is relatively low and the slight pin-cushion concave distortion is generated due to the incompletely satisfied relationship between sheet resistivity of the anode and the resistance per unit length.     

基于环扇域正交多项式的频域分析

利用傅里叶变换得到了Zernike多项式和环扇域内正交多项式的功率谱密度（PSD）分布,以及正交多项式每项所对应的峰值径向空间频率和半峰值径向空间频率范围。通过对比发现,正交多项式与相同阶的Zernike多项式PSD分布相似,但是却含有更高的空间频率成分。通过计算机仿真,发现正交多项式中每一项都基本上只代表特定的空间频率范围,根据相位度量的环扇形镜面面形空间频率分布,选择适当的正交多项式的项进行拟合,不仅能够节省运算时间,而且还可以保证拟合精度。