一维PSD瞬态响应特性的有限差分方法研究

基于有限差分方法,提出了一种新的PSD RC网络传输线模型模拟算法.利用该算法,得到了一维PSD在不同光信号激励下,从开始响应到进入稳态后的各个阶段的精确数值解.揭示了PSD电极对不同照射点的起始响应时间的差异正相关于光入射点与PSD几何中心之间的距离.在高速瞬态探测时,PSD器件参数限制了激励光脉冲信号的频率,其最高调制速率为1/(3.75Tc).模拟计算结果证明了PSD稳态位置响应结果与入射光类型和时间无关.     

光电子技术与器件

光探测与器件TL816.52007021602一种二维近红外枕形Si基位置敏感探测器研制=Fabrica-tion of a newtwo di mensional near infrared pincushion sili-con based position sensitive detector[刊,中]/戚巽骏(浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,国家光学仪器工程技术研究中心.浙江,杭州(310027)),林斌…//光电子·激光.-2006,17(10).-1208-1211,1232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Si O2薄膜厚度对PSD波长响应灵敏度的影响,认为p层的厚度…     

二维定心激光扫描器及其摆角测量系统的研制

简要介绍了一种二维定心偏转激光扫描器的工作原理和结构设计。对二维摆角的两种不同测量方式的优劣进行了比较,并详细介绍了采用光电位置传感器(PSD)实现摆角测量的系统,包括它的测量原理、光学系统构造和PSD后续信号处理电路。结果表明,所研制的二维定心激光扫描器摆角测量系统可以实现±7.5°的二维摆角和30°圆锥角的大范围扫描,其重复精度为0 05°,分辨率为0 01°。具有快速灵巧、实时性强、工作稳定、抗环境干扰能力强等优点。     

飞秒激光刻写1×4铌酸锂光波导功分器的研究

采用一种以五次幂函数为基础所设计的1×4光波导功分器路径,利用中心波长为800 nm、重复频率为75 MHz的飞秒脉冲激光为光源,通过控制三位电动平移台,在Z切割铌酸锂晶体进行横向扫描此路径,在激光功率为270 mW和扫描速度为0.05 mm/s下,制备出1×4光波导功分器,分析了改变扫描速度和扫描次数对波导形成的影响,以及波导形成的原因.实验结果表明:在强激光的各种参量一定时,扫描速度越小,扫描次数越多,波导线宽越大,扫描速度在一定范围内时,波导损耗较低.     

基于二维交叠掩膜编码的全方向激光方向探测应用研究

为了实现在大视场范围内任意激光方向的探测,同时保证结构稳定、响应快和成本低等优点,设计了基于二维交叠掩膜编码方法的激光方向探测方法。整个激光方向探测系统采用6个平窗型探测器,设计了使水平面上二维分开的掩膜方式,利用掩膜与探测的角度、距离关系可以计算二维交叠的探测区域,从而实现激光方向的探测。实验表明,由6个探测器组成的二维交叠探测区域可以将整个上半平面分为最小识别角度为30°的36个区域。经探测器倾斜照射实验可知,在入射激光最倾斜的条件下探测器响应电压为40 mV,大于噪声产生电压1倍以上,可以有效探测并识别激光方向,探测视场为18°~162°之间旋转的空域。     

利用远场法测量多组份玻璃自聚焦通信光纤的数值孔径

多组份玻璃自聚焦通信光纤是采用离子交换法在双坩埚拉丝炉中拉制出来的一种梯度折射率光学纤维。本文用远场法测量了多组份玻璃自聚焦通信光纤数值孔径。探测光辐射光功率用两种方法:园周扫描光功率探测和直线扫描光功率探测。采用圆周扫描光功率探测可同时测出数值孔径角,进而可得数值孔径值。本文采用棒状玻璃自聚焦微透境进行光源与光纤端面耦合。拍摄了在几种实验条件下波长为0.6328μm激光在固体介质——变折射率光纤中传输的模式分布图片。介绍了测量系统和测量结果。本测量系统同样可测量阶跃型光纤数值孔径。     

湍流大气中激光相干探测回波光强与空间相干特性研究

本文利用广义惠更斯-菲涅尔原理结合Goodman目标散射理论,推导出了激光探测中目标反射光的交叉谱密度函数解析式,并进一步得到了目标反射光的光强分布和空间相干长度表达式。利用得到的表达式在湍流大气条件下,分析了不同光源参数和目标反射光参数对目标反射光光强分布和相干长度的影响。研究结果表明:光源相干长度对归一化反射光强影响较小;光源束腰半径和反射光斑半径值越大接收光的相干长度值越小;随着传输距离的增加,相干长度增加越来越缓慢;在弱湍流大气传输过程中,光源参数对接收光的影响占主导作用,光源束腰半径越大接收光的光强和相干长度值越小;在强湍流大气传输过程中,大气湍流对反射光的影响起主导作用。     

光学材料中横向SBS的稳态分析

 从非线性光学的耦合波理论出发，建立了种子光入射的窄带泵浦的横向受激布里渊散射的二维理论模型，并对稳态情形进行了数值模拟，得到了散射光强的二维分布。计算表明，散射光场在入射面内呈现出“局部集中”的特点，而且由于“空间压缩”效应，使得获得的最大散射光强远大于初始泵浦光强。还分析了光场及材料参数对获得的散射光强的影响，得出：入射的激光功率密度越大，光学元件的横向尺寸越长，材料的吸收系数越小，受激散射产生的散射光和弹性声波强度就越大，在材料内部引起的应力也越强，从而越有可能造成材料的破坏。     

光学传感、传感器

描述位置敏感探测器(PSD)的Lucovsky方程在一定简化条件下可求得解析解。提出了利用有限元分析软件FlexPDE对非简化Lueovsky方程进行二维区域数值求解的方法,并对四边型PSD进行了分析,结果表明该方法能够准确地分析二维PSD     

单线阵CCD相机立靶测量原理

针对现有双CCD交汇立靶在室内使用时存在的光源复杂的问题,提出一种单线阵CCD相机立靶测量原理.采用一台线阵CCD相机,配合两个小功率半导体扇形一字线状激光器和投影板作为光源,将CCD相机的探测光幕面和激光光源的光幕面调整在同一个面内,当弹丸穿越探测光幕面时,档住了两个激光器投射在投影板上的部分光线,并在投影板上留下对...     

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.     

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.     

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。     

指示光源衍射所引起的位置敏感探测器附加定位误差探讨

介绍位置敏感探测器工作原理,分析了其自动取光斑重心的定位机理。概括了位置敏感探测器的各种工作方式,指出了在许多位置敏感探测器的应用场合,光源衍射不可避免,并从理论上分析了因衍射而造成的对位置第三探测器定位的影响,为估算由此造成的定位误差提供了理论依据,同时对工程应用也有一定的参考价值。     

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。     

The effect of spot size on linearity improvement of tetra-lateral position sensitive detector

Linearity improvement of tetra-lateral position sensitive detector (PSD) is highly desired in many applications where accurate measurements of the PSD are required. The effect of beam size on our newly proposed linearity improvement scheme is discussed in this paper. Theoretical studies on the electrical potential and collected photocurrents are presented to simplify the numerical calculation when the beam size of the spot is considered. Simulation results show that our new formula can still give a nearly perfect linearity and measurement accuracy even if the spot has a considerable beam size.     

入射光强和背景光对二维光电位置敏感器件干扰的影响

光电位置敏感器件（ＰＳＤ）是一种可直接对其光敏面上的光斑位置进行检测的光电器件，可构成非接触高精度动态测量系统。光电位置敏感器件在使用中的关键问题是如何定量确定入射光强的大小和克服各种背景光干扰，以提高检测的精度和可靠性。根据光电位置敏感器件的原理和光点位置方程，找到有背景光作用于光电位置敏感器件上位置输出的关系及背景光导致的位置误差的实验数据，同时研究入射光强对光电位置敏感器件位置输出误差最小的定量关系。     

电介质陷阱能量分布的光刺激放电法实验研究

利用光刺激放电方法研究了线性低密度聚乙烯(LLDPE)中的陷阱能级分布,分别介绍了连续扫描与分段扫描这两种扫描方式并对它们进行了对比.指出在通常使用的连续扫描过程中,光刺激脱阱的不彻底给实验数据带来了一定的误差,着重讲述了分段扫描的理论基础以及实验过程.实验结果表明:单一波长辐照下的光刺激衰减电流的对数与时间成线性关系,它和分段扫描方法中的理论分析完全符合,同时也验证了在本实验中忽略载流子的重俘获过程是合理的;LLDPE中的俘获电荷位于4.14—6.22eV的陷阱能带内,但它们主要集中在陷阱能级为4.78     

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