A Fire-quadrant Photodetector (4qpd)er en type posisjonsfølsom fotodetektor delt inn i fire separate fotodiodesegmenter arrangert i et kvadrantmønster . Det brukes først og fremst å måleposisjon, justering eller bevegelseav et lett sted på overflaten med høy presisjon ved å sammenligne fotosurrentene fra hver kvadrant .
Hva er en fire-kvadrant fotodetektor?
Det består avFire uavhengige fotodiodeelementerArrangert som fire like kvadranter (øverst til venstre, øverst til høyre, nederst til venstre, nede til høyre) .
Når et lett sted faller på detektoren, erLysintensitet i hver kvadrant genererer en fotosurrentproporsjonal med den lokale belysningen .
Ved å sammenligne disse strømningene kan enheten oppdageforskyvninger av bjelkenI både x (horisontale) og y (vertikale) retninger .
Det brukes ofte iStråljustering, optisk sporing, vibrasjonssensing og pekende stabilitetsapplikasjoner.
Hvordan det fungerer
Det innkommende lysstedet lyser opp noen eller alle de fire kvadrantene .
Hver kvadrant produserer en elektrisk strøm proporsjonal med lysintensiteten som treffer den .
Ved å beregne forskjellene mellom motstridende kvadranter:
X posisjon=(høyre - til venstre) / (sum av alle kvadranter)
Y posisjon=(øverst - nederst) / (sum av alle kvadranter)
Utgangen er et normalisert signal som representererBeam Spot -forskyvningi forhold til detektorsenteret .
Nøkkelparametere
| Parameter | Typisk verdi/område |
|---|---|
| Aktiv arealstørrelse | 1 mm² to >10 mm² |
| Respons | ~ 0,4 til 0,7 a/w (avhengig av bølgelengde) |
| Spektral rekkevidde | Vanligvis 400 nm til 1100 nm (Si Photodiodes) |
| Båndbredde | DC til flere MHz |
| Støyekvivalent kraft (NEP) | Veldig lav for høy følsomhet |
| Posisjonsoppløsning | Sub-mikron til mikron nivå |
| Mørk strøm | Lavt, typisk Na -rekkevidde |
Fordeler
Høy følsomhet forstrålforskyvning i to dimensjoner.
Rask responstid, egnet for dynamisk justering .
Kompakt og robust design .
Kan kombineres med elektronikk for direkte posisjonsavlesning .
Begrensninger
Begrenset til målinger der bjelkeplassen passer innenfor det aktive området .
Nøyaktighet avhenger av bjelkestørrelse og ensartethet .
Ikke ideell for å måle absolutt kraft uten kalibrering .
Kvadrantgrenser kan forårsake ikke -lineariteter hvis bjelkestrader kanter .
Typiske applikasjoner
| Søknad | Beskrivelse |
|---|---|
| Laserstrålejustering | Presis innretting av lasersystemer |
| Optisk sporing | Følgende bjelke eller objektbevegelse |
| Vibrasjon og stabilitetsfølelse | Oppdage mekaniske vibrasjoner eller vinkelforskyvning |
| Optisk kommunikasjon | Tilbakemelding for strålestyring og peking |
| Atom- og kvanteeksperimenter | Posisjonsovervåking av fangede partikler eller laserstråler |
Integrering
Ofte integrert medposisjonsfølsomme forsterkereeller signalbehandlingskretser .
Kan være en del av enKontrollsystem med lukket sløyfeFor å stabilisere bjelkepekingen .
Brukt medspeil på piezo -stadierfor tilbakemelding av stråle styring .