A Fotodetector de cuatro sitios (4QPD)es un tipo de fotodetector sensible a la posición dividido en cuatro segmentos de fotodiodos separados dispuestos en un patrón de cuadrante . Se usa principalmente para medir elposición, alineación o movimientode un punto de luz en su superficie con alta precisión comparando las fotocorrientes de cada cuadrante .
¿Qué es un fotodetector de cuatro sitios?
Consiste enCuatro elementos de fotodiodos independientesdispuesto como cuatro cuadrantes iguales (superior izquierda, superior derecha, abajo a la izquierda, abajo-derecha) .
Cuando un lugar ligero cae sobre el detector, elLa intensidad de la luz en cada cuadrante genera una fotocorrienteproporcional a la iluminación local .
Al comparar estas corrientes, el dispositivo puede detectardesplazamientos de la vigaEn direcciones X (horizontal) e y (vertical) .
A menudo se usa enAlineación del haz, seguimiento óptico, detección de vibraciones y aplicaciones de estabilidad de señalización.
Cómo funciona
El punto de luz entrante ilumina algunos o todos los cuatro cuadrantes .
Cada cuadrante produce una corriente eléctrica proporcional a la intensidad de la luz que lo golpea .
Calculando las diferencias entre los cuadrantes opuestos:
X posición=(derecha - izquierda) / (suma de todos los cuadrantes)
Y posición=(arriba - fondo) / (suma de todos los cuadrantes)
La salida es una señal normalizada que representa eldesplazamiento de mancha de hazen relación con el centro de detector .
Parámetros clave
| Parámetro | Valor/rango típico |
|---|---|
| Tamaño de área activa | 1 mm² to >10 mm² |
| Capacidad de capacidad | ~ 0.4 a 0.7 a/w (dependiendo de la longitud de onda) |
| Rango espectral | Típicamente de 400 nm a 1100 nm (fotodiodos de Si) |
| Ancho de banda | DC a varios MHz |
| Potencia equivalente de ruido (NEP) | Muy bajo para alta sensibilidad |
| Resolución de posición | Submicrón a nivel de micras |
| Corriente oscura | Rango bajo, típicamente NA |
Ventajas
Alta sensibilidad adesplazamiento del haz en dos dimensiones.
Tiempo de respuesta rápido, adecuado para la alineación dinámica .
Diseño compacto y robusto .
Se puede combinar con electrónica para la lectura de posición directa .
Limitaciones
Limitado a medidas donde el punto de haz encaja dentro del área activa .
La precisión depende del tamaño del haz y la uniformidad .
No es ideal para medir la potencia absoluta sin calibración .
Los límites del cuadrante pueden causar no linealidades si el haz se extiende a los bordes .
Aplicaciones típicas
| Solicitud | Descripción |
|---|---|
| Alineación del haz láser | Alineación precisa de los sistemas láser |
| Seguimiento óptico | Siguiendo el movimiento del haz u objeto |
| Detección de vibración y estabilidad | Detección de vibraciones mecánicas o desplazamiento angular |
| Comunicaciones ópticas | Comentarios para la dirección del haz y la señalización |
| Experimentos atómicos y cuánticos | Monitoreo de posición de partículas atrapadas o vigas láser |
Integración
A menudo integrado conamplificadores sensibles a la posicióno circuitos de procesamiento de señal .
Puede ser parte de unsistema de control de circuito cerradopara estabilizar el apuntado del haz .
Usado conEspejos en etapas piezográficasPara la retroalimentación de la dirección del haz .