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基於橫向光電效應的位敏探測器

發布時間:2024-05-23 16:59:39 瀏覽量:1345 作者:Luca

摘要

位置敏感探測器(Position Sensitive Detector,PSD)是基於(yu) PN結橫向光電效應的一種光電探測器,以其小體(ti) 積,高分辨率和快響應速度等優(you) 點在各領域廣泛使用。

正文


基於(yu) 橫向光電效應的位敏探測器


位置敏感探測器(Position Sensitive Detector,PSD)作為(wei) 一種光電位置探測器,能夠將照射到光敏麵光電流信號轉變為(wei) 電壓信號,隨後通過放大電路計算之後得到入射光的光斑位置,而且得到的位置信息與(yu) 光斑強度、尺寸、分布以及對稱性無關(guan) 。


PSD的主要原理如下圖所示,其工作基於(yu) PN結的橫向光電效應,當PN結的P側(ce) 受到了光的照射,照射點附近就會(hui) 因為(wei) 光的激發而產(chan) 生大量的電子—空穴對,I層具有較大的阻值,同時空穴的遷移率高於(yu) 電子,這就導致多餘(yu) 的電子隻能像兩(liang) 側(ce) 移動,由於(yu) 電子帶負電,所以出現了照射點附近帶正電而兩(liang) 側(ce) 帶負電的情況。又因為(wei) P層阻值均勻,故我們(men) 可以根據兩(liang) 側(ce) 的電壓值來判斷實際光斑位置,將PN結和運算電路相組合就構成了我們(men) 熟悉的一維PSD。



二維PSD的工作原理與(yu) 一維PSD相同,其共有四個(ge) 電極,如下圖所示,可以用於(yu) 分辨光斑在二維空間的位置。常見的二維PSD可以根據電極和光敏麵的位置分為(wei) 方形,枕形和雙麵形。



當光斑落到PSD的感光麵上,四個(ge) 電極就會(hui) 因為(wei) 橫向光電效應在四個(ge) 方向上出現光電流,隨後根據下麵的式子就可以求出光斑的質心位置。


PSD的性能主要體(ti) 現光譜響應,靈敏度,分辨率,線性度等。


PSD的光譜響應取決(jue) 於(yu) 芯片的材料,以常見的以矽為(wei) 感光麵的PSD而言,其響應波段一般在320nm~1100nm;芯片靈敏度指的是PSD的輸出電流和入射激光功率比值,其與(yu) 激光波長也有關(guan) ,一般在0.6A/W左右;位置分辨率代表了zui小可探測的光斑位置變化量,主要受到器件尺寸和信噪比的影響,一般PSD的尺寸越小,分辨率越高;線性度指的PSD輸出的位置和實際光斑位置之間的線性關(guan) 係,一般用均方根非線性誤差來表示。



來自德國TEM国产黄色在线观看的PSD可以實現亞(ya) 微米量級的光斑質心檢測,若光斑較小甚至可以實現百納米級別的探測精度,zui高采樣頻率可達15Khz,進行高精度和高實時性探測!根據需求定製不同款的PSD,響應波段可達180nm至2.6um。通過TEM国产黄色在线观看自己的算法,實現芯片的很高線性度,搭配上快速反射鏡和控製器,能夠將光束穩定在亞(ya) 微米和亞(ya) 微弧度範圍。此外,還可以通過軟件控製快反鏡的移動,實現高精度的光斑位置控製,在自由空間光耦合,非接觸式測距,光譜分析儀(yi) ,三位機器視覺等係統中發揮重要作用。



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