用四象限光电探测器获得光斑参数VIP专享VIP免费

第17卷第4期2009年4月光学精密工程OpticsandPrecisionEngineeringVo1．17No．4Apr．2009文章编号1004—924X(2009)04—0764—07用四象限光电探测器获得光斑参数林志琦，李会杰，郎永辉，尹福昌(1．长春理工大学光电工程学院，吉林长春130022；2．长春工业大学电气与电子工程学院，吉林长春130012)摘要：对四象限光电探测器的信号处理方法进行了研究。分析了用四象限光电探测器获得光斑参数的方法，研究了其各项指标及误差来源，提出了一种新的采用微动法的四象限光电探测器光斑参数的计算方法，并与传统方法进行了比较。采用微动法获取四象限光电探测器的光斑参数，不仅能够得到光斑的光心坐标，还能够计算出传统方法得不到的光斑的半径，增加了信息量。与传统的方法相比，该方法具有误差与光斑中心位置、光斑半径无关的优点。理论分析、仿真和实验都证明，采用四象限光电探测器获得光斑参数的方法具有相当多的优点。获得的参数由两个增加到三个，采用3Omm的GaAs—PIN四象限探测器时，最大误差由18减小到1．2以下，将其应用于车辆间大气激光通信光电精定位系统中证明，响应时间可减少3O．75。关键词：四象限光电探测器；光电定位；光电跟踪；光斑中图分类号：TB133文献标识码：AObtainingspotparametersbyquadrantph0t0detect0rsLINZhi—qi'，LIHui—Jie。，LANGYong—hui，YINFu—Chang(1InstituteofOpto—electronicEngineering，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130012，China；2．SchoolofElectricandElectronicEngineering，ChangchunUniversityofTechnology，Changchun130012，China)Abstract：Signalprocessingmethodforquadrantphoto—detectorsareinvestigatedandhowtoobtainthespotparametersfromquadrantphoto—detectorsisanalyzed．Basedontheresearchofthesourcesoftheirindicesanderrorsforthedetectors，anewcalculationmethodonobtainingthespotparametersofquadrantphoto—detectorbyajigglingmethodisproposed．Incomparisontothetraditionalmeth—ods，theproposedmethodbyjigglingmethodcanobtainnotonlythespotcenter，butalsothespotra—dius．whichcanprovidemorerelevantinformationdifferentfromanytraditionalmethod．Inaddition，thismethodhastheadvantageoverthetraditionalmethodthattheerrorsareunrelatedtothespotcenterandthespotradius．Theoreticalanalysisandsimulationexperimentshaveprovedthatobtainingthespotparametersofquadrantphoto—detectorbyjigglingmethodhasconsiderableadvantages．Fieldtestsintheatmosphericlaserphotoelectricprecisionpositioningsystemofinter——vehiclecommunica——tionsisshownthatthismethodisadvantageousinspeed，accuracyandconvergence．Obtainedparam一收稿日期：2008—12—12；修订日期：2009—03—15．基金项目：装备预研基金资助项目(No．404050603)第4期林志琦，等：用四象限光电探测器获得光斑参数765etersarefrom2to3withthemethod．Whenthe3OmmGaAs—PINquadrantdetectorisused，themaximumerrordecreasesfrom18to1．20o．Keywords：quadrantphotodetector；photoelectricpositioning；photoelectrictrackingfacula引言象限探测器(Quadrantdetector，QD)、横向效应光电探测器(LateralEffectDetectors)和多元探测器(如CCD)是光学跟踪中普遍采用的3种位置传感器。在空间卫星光通信ATP技术、现代原子力显微镜的悬臂位置探测、激光准直、激光自动跟踪、激光制导中广泛地采用象限探测器(QD)对目标的方位信息进行探测，实现对目标的定位跟踪。与另外两类探测器相比，象限探测器具有很多优点。象限探测器也称之为象限光电池，是通过光刻把一个圆形光敏面分割成数个(二、四、六、八)相互隔离的面积相等、形状相同、位置对称的区域(象限)．并分别镀上前极，引出输出线，而后极则仍为一个整片。实际上每个区域相当于一个光电探测器，在理想状态下，每个区域的暗电流应相等。常用的象限光电探测器为四象限探测器(Four～quadrantdetector)。四象限探测器作为一种常用的位置敏感...