四象限光電探測器信號處理算法

為束斑在四象限上的位置。圖中四象限探測器光敏面的半徑為R。四象限中心與直角坐標的零點O重合。圖中四象限的對稱軸分別與坐標的x、y軸重合。束斑中心為O?。當(dāng)O?位于四象限中心時，四個象限上接收到的光信號強度相等，經(jīng)計算處理后得到的誤差信號為零。當(dāng)O?逐漸偏離O時，Er逐漸增大。Ex、Ey分別代表Er在x、y方向上的分量。為消除束斑光強(光能量或功率)波動對Er的影響，通常要對Er進行歸一化處理。即在Er計算過程中除以一個與束斑光強度相關(guān)的量值。根據(jù)不同的應(yīng)用目的，束斑半徑r相對于四象限光敏區(qū)半徑R存在一個最佳值ropt。對大多數(shù)應(yīng)用場合ropt取1/2R。

使用四象限來完成掩模的預(yù)對準可以使系統(tǒng)更經(jīng)濟、緊湊。該系統(tǒng)的精度要求在7mm，可以用四象限來實現(xiàn)。該預(yù)對準系統(tǒng)由光源、透鏡組，掩模版以及四象限組成，如圖3所示，A為LD光源，發(fā)射近紅外準直激光，波長為650nm，帶寬10nm，發(fā)散角0.1~0.2mrad，準直擴束后的光束直徑為5mm，其具體型號為Sanyo(SD650-80G3)。B為直角棱鏡，C為掩模版，D為窄帶濾波片，主要作用為濾去背景雜散光，提高系統(tǒng)信噪比;E為直角棱鏡;F為四象限，其有效直徑為2mm，峰值波長為820nm，具體型號為CentrONic(QD7-5)。其輸出功率?40mw，工作溫度范圍在-25℃~+75℃之間。

使用四象限探測器來完成掩模的預(yù)對準是一種行之有效并且經(jīng)濟適用的方法，對于實現(xiàn)掩模版的預(yù)對準完全可行，通過初步的實驗發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)可以完成在10mm的對準精度，在改變環(huán)境為凈化間環(huán)境以及提高安裝精度后，該值可以滿足最終的要求。

四象限光電探測器是把四個性能完全相同的光電二極管按照直角坐標要求排列而成的光電探測器件，常用于激光制導(dǎo)或激光準直中。目前在光電探測系統(tǒng)中廣為使用的多元非成像光電探測器多為四象限光電探測器件(以下簡稱四象限)。它包括各種規(guī)格的硅光電池以及類型各異的四象限光電二極管，如四象限PIN光電二極管、四象限雪崩光電二極管等。優(yōu)質(zhì)廠商主要有上海歐光OTRON品牌等 。