光电位置敏感探测器及其应用

综述了位置敏感探测器的应用及其工作原理，介绍了位置敏感探测器的研究动态，并展望了其发展前景。     

位置敏感光电探测器

位置敏感光电探测器具有广泛的用途，介绍了器件的工作原理，输出信号的位置表达式及各种不同几何图形，等效电路，位置线性度和清晰度等参数性能，存在的缺点，以及不同几何结构的器件性能比较。     

基于半导体横向光电效应的位置敏感探测器

综述了基于半导体横向光电效应的位置敏感探测器（PSD）的发展、工作原理及应用,展望了PSD的研究动态和发展前景。     

用光电二极管敏感位置

能够提供与入射光束或光斑图像位置有关的定量信息的位置敏感光电二极管已经有许多年的使用历史了。随着光学技术在电信、生物医学、数据存储、制造、测试与测量以及航空与航天/军事等各种不同领域的应用的不断增加,这种结实耐用的器件的需求很可能会继续增大。     

半导体位置敏感探测器新型结构研究

在分析半导体光电位置敏感探测器(PSD)二维枕形结构特性的基础上,采用光敏面与边缘区域分别注入不同离子剂量的方法,研究了一种PSD新型结构,这种结构的PSD边缘采用了带宽很窄的正方形状的离子注入电阻带形式,输出电极附加了一个较小的正方形框架作为阳极,通过在PSD边缘电阻带中注入较高离子剂量的元素,改变PSD边缘电阻带的电阻和有效感光面区域电阻的比值;实验模拟结果显示:新型结构的PSD可获得较高的位置分辨率、较大的有效光敏面积以及较小的非线性。     

双面位置敏感器件的特性与畸变研究

阐述了半导体光电位置敏感器探测器(PSD)的特性及定位理论,在此基础上,分析了双面PSD的空间分辨率与引起畸变的原因,建立了双面PSD的模型;采用敏感前置放大器的信号波形,对双面PSD内的非线性与模拟的结果进行分析与对比,提出了利用电荷灵敏前置放大器改善PSD的内在畸变的方法.最后给出了关于双面PSD的几个重要结论.     

光电位置敏感器件背景光补偿的研究

光电位置敏感器件(PSD)是一种可直接对其光敏面上光斑位置进行检测的光电器件，基于光电位置敏感器件可以构成多种非接触的高精度动态位移监测仪器。根据光电位置敏感器件的原理及特征方程，分析了存在背景光时它的输出信号是非线性的。提出～种基于神经网络的光电位置敏感器件背景光非线性补偿方法。利用神经网络具有逼近任意非线性函数的特点．通过训练使神经网络建立在不同背景光下光电位置敏感器件输出与其标准值之间的非线性映射关系，对其实现全程跟踪补偿。计算机仿真表明，该方法能有效地消除背景光的影响，在神经网络的输出端得到期望的线性输出。     

利用位置敏感型光电倍增管测量光斑漂移的定标方法

将位置敏感光电倍增管(Position sensitive photomultiplier tube,简称PSPMT)引入大气湍流引起的漂移效应的实验测量中.基于PSPMT的工作原理,分析了探测器的放置位置对输出信号的影响,通过实验方法对PSPMT进行了位置定标和增益定标,获得了入射光束在探测面上的位置坐标.测量结果显示:在入射光斑尺度达到厘米量级同时具有较高强度的情况下,一次采样无法正确反映入射位置.因此以若干次测量的统计平均值表示入射位置,并综合考虑采集卡的最高采样率、采样点和信号频率等因素,分析了在漂移测量中如何选择进行统计平均的数据点的个数.     

双层侧向位置敏感探测器的畸变研究

阐述了半导体光电位置敏感器件双层结构、特点,在此基础上,利用三层前置反馈网络对光电位置敏感器件的空间非线性以及畸变产生的机理进行了分析,尤其是对在位置敏感器件边缘的非线性作了分析研究;提出了一种适于位置敏感器件的敏感前置放大器电路和产生双极脉冲的分光滤波器;通过实验模拟,验证了上述理论和方法的正确性,并对双层结构的位置敏感器件在精密探测中的应用作了展望。     

位置敏感探测器的动态响应误差分析

针对光源连续扫捕位置敏感器（PSD）时产生的动态响应误差随扫描条件不同发生的变化，基于一维PSD动态响应模型，建立光源扫描照射下的PSD动态响应误差模型，仿真分析得到了不同扫描起点位置和速度下的PSD动态响应误差分布5个特点，建立了一维PSD动态响应误差的估算模型。通过对4种常用的一维PSD器件进行仿真，验证了估算模型的正确性。     

位置敏感探测器光斑脱靶误差补偿方法研究

为了提高位置敏感探测器(PSD)的位置检测范围,解决光斑在探测器光敏面脱靶时无法准确定位光斑的问题,提出一种光斑脱靶误差补偿方法,分析了脱靶前后PSD检测光斑能量重心变化规律,建立了PSD光强信号与位置检测误差间的函数关系。实验结果表明:当PSD光敏面尺寸为12mm×12mm时,对于半径为5mm的高斯光斑,通过所提出的光斑补偿方案补偿后PSD的X轴检测范围提高了66.7%,位置检测平均相对误差不超过5%,该方法对提高PSD位置检测性能具有重要的意义。     

四边形电极结构二维PSD非线性及失真分析

对单面分流四边形电极结构二维位置敏感探测器（ＰＳＤ）的场分布及输出电流进行了理论分析与计算,并按照该结构的位置公式计算得到了与实际结果基本一致的非线性和失真网格图。从而证实;该结构ＰＳＤ的非线性及失真主要来源于位置公式本身,改善这种结构ＰＳＤ的非线性及失真的切实有效措施是寻找与理论计算结果尽可能一致又相对容易实现运算的位置公式。     

一种二维近红外枕形Si基位置敏感探测器研制

建立一种新的Si基位置敏感探测器（PSD）光生电流理论模型,导出了PSD的光生电流、光谱灵敏度的表达式;研究了PSD光敏面各层厚度和SiO2薄膜厚度对PSD波长响应灵敏度的影响,认为p层的厚度主要影响PSD在短波段的响应度,而耗尽层对PSD的中长波响应有着很大的影响;设计并制造了二维近红外枕形PSD,对其进行实际测试,其光谱响应峰值波长为920nm,灵敏度达到0．626A／W。     

Response Characteristics of Position Sensitive Detector under Oblique Incidence Condition

Based on Lucovsky equation,the response solution of 1-D position sensitive detector(PSD) is given under the condition of parallel light oblique incidence and Gaussian beam oblique incidence,and the response characteristics are analyzed by numerical calculation.The relation between oblique incident angle and output current is introduced and illustrated.     

基于光电位置传感器的发射轨道空间几何坐标一致性校正系统设计

在现代发射轨道空间弹丸飞行姿态研究中,通过轨道上的多组阴影相机基站瞬态捕捉弹丸姿态图像数据,对图像数据进行处理计算可以获得弹丸的飞行轨迹数据。因此,阴影相机的空间坐标校正对飞行姿态数据的获取以及测量精度有着重要的影响。针对传统悬线型基准系统校正误差大以及因每组相机间独立校正而导致的空间几何坐标校正一致性低的问题,基于光电位置传感器和光学杠杆原理,设计了新型阴影相机空间几何坐标校正系统。阐述了该系统的理论背景、组成以及调校方法,并对该系统进行了实验分析。实验结果表明,采用该系统校正阴影相机俯仰角精度优于10″,单组相机校正实验测量结果误差不超过0.06mm,多组相机校正一致性误差不超过0.1mm。     

大面积枕型二维位敏探测器的研制

在简要分析二维位敏探测器工作原理的基础上,详细介绍了一种大面积枕型二维位敏探测器的结构设计和制作工艺。对器件响应度、暗电流、位置分辨率,以及位置线性度等性能参数进行了分析。测试结果显示,器件在峰值波长λp=930nm处的响应度达0.63A/W,暗电流小于300nA(VR=10V),位置分辨率小于10μm,位置非线性度小于5%。     

四边形电极结构PSD的特性测试与分析

根据单面分流四边形电极结构的正方形PSD的原理 ,测试并分析我们研制的 3mm×3mm正方形PSD的性能。给出反偏电压、光谱响应、暗电流、极间电容、极间阻抗、位置分辨率和位置线性特性等性能的测试结果。并在分析位置特性的非线性失真机理的基础上 ,给出位置特性非线性失真的修正方法。