楔条形多象限PIN光轴探测器属于光电技术领域。现有技术分辨率难以进一步提高。本实用新型专利技术由集成在一块硅片上、相互绝缘的三个PIN二极管组成，它们的感光面分别定义为W象限、S象限、Z象限；W象限由一组楔形区域组成，所述楔形区域的轴线与Y轴方向平行，各个楔形区域的尖端的Y轴坐标值相同，从楔形区域的尖端到尾端的方向与Y轴方向相同；S象限由一组条形区域组成，所述条形区域的轴线与Y轴方向平行，各个条形区域的下端的Y轴坐标值相同，沿X轴方向各个条形区域的宽度逐渐增大；所述各个楔形区域与所述各个条形区域穿插分布，所述各个楔形区域与所述各个条形区域之间的区域为Z象限。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种楔条形多象限PIN光轴探测器，属于光电
技术介绍
精确、高速的光轴探测技术是当代光电
的一项核心技术，在无线激光通 信、激光制导跟踪等领域均发挥着重要的作用，光轴探测器是无线激光通信系统、激光制导 跟踪系统中的重要组成部分，如在无线激光通信系统中，由光轴探测器通过激光光束光轴 探测实现自动瞄准。目前主流的光轴探测方法有以四象限探测器为代表的象限探测法，对 应的光轴探测器则为PIN象限探测器。 象限探测法假设光斑强度均匀分布，且光斑中心大致位于四象限中心，如图1所 示，光斑在四个象限都有覆盖，四个象限构成一种相对阵列结构。由于PIN象限探测器光敏 面在工艺中一次制作完成，所以，四个象限的感光效率基本相同，如果光斑中心位于四象限 中心，产生的电流强度Ia、Ib、I。、IdS本相同，在此前提下，如果光斑中心偏离四象限中心， 光斑中心脱靶量检测输出值σ χ、〇 y由下式计算： 式中：I a、Ib、I c、I d分别表不四个象限输出的光电流；E a、E b、E C、E及别表不 分配在四个象限中的光斑光功率；Sa、Sb、S。、Sd分别表示分配在四个象限中的光斑面积。另 外： 式中：R为光斑半径；X。、y。为光斑中心的实际坐标，为被检测值。 所以，Δ ? χ/Δχ。、Δ ? y/Ax。代表四象限检测分辨率。要想提高检测精度，则需提 高检测分辨率。 现有技术不足之处在于，光轴探测器的分辨率主要受细分精度与固有精度两部分 线性控制。由于固有精度与光敏面的每个象限尺寸成反比，同时还要确保视场足够大，不得 已PIN象限探测器光敏面尺寸一般都在毫米量级，光轴探测器的分辨率的提高无法指望固 有精度的提高。迫使人们寻求通过提高细分精度来提高光轴探测器整体的分辨率。然而， 在户外的使用环境中，四象限探测器的细分能力除了受到电路系统的影响，还会受到大气 环境的制约，这一点为实验室环境探测精度远高于户外环境探测精度所验证。所以说，现有 用于光轴探测的象限探测器的分辨率难以得到进一步提高。
技术实现思路
在确保大视场和在户外使用前提下，为了进一步提高用于光轴探测的象限探测器 的分辨率，我们专利技术了一种楔条形多象限PIN光轴探测器。 本技术之楔条形多象限PIN光轴探测器其特征在于，如图2所示，所述PIN光 轴探测器由集成在一块硅片上、相互绝缘的三个PIN二极管组成，所述三个PIN二极管的感 光面分别定义为W象限、S象限、Z象限；W象限由一组相互导通、形状相同、尺寸相同、轴线 间距相同、轴线平行的楔形区域组成，所述楔形区域的轴线与Y轴方向平行，各个楔形区域 的尖端的Y轴坐标值相同，从楔形区域的尖端到尾端的方向与Y轴方向相同；S象限由一组 相互导通、形状相同、长度相同、轴线间距相同、轴线平行的条形区域组成，所述条形区域的 轴线与Y轴方向平行，各个条形区域的下端的Y轴坐标值相同，沿X轴方向各个条形区域的 宽度逐渐增大；所述各个楔形区域与所述各个条形区域穿插分布，所述各个楔形区域与所 述各个条形区域之间的区域为Z象限。 本技术其技术效果在于，通过所述三个PIN二极管分别产生的光电流Iw、I s、 Iz按下式算出被探测激光的光斑中心的绝对位置（X，y): 在此基础上，还可以直接以（x，y)为偏移量乘以光轴探测器光学系统固有分辨 率，获得被探测激光光轴的偏移角度。 与现有PIN象限探测器相比，本技术中的楔条形多象限构成一种绝对阵列结 构，其固有精度得到了大幅度提高，在确保大视场和在户外使用前提下，能够进一步提高用 于光轴探测的象限探测器的分辨率。【附图说明】 图1是现有光轴探测四象限探测器结构及探测过程示意图。图2是本技术之 楔条形多象限PIN光轴探测器结构示意图，该图同时作为摘要附图。【具体实施方式】 本技术之楔条形多象限PIN光轴探测器其【具体实施方式】如下所述。如图2所 示，PIN光轴探测器由集成在一块硅片上、相互绝缘的三个PIN二极管组成，所述三个PIN二 极管的感光面分别定义为W象限、S象限、Z象限；W象限由一组相互导通、形状相同、尺寸相 同、轴线间距相同、轴线平行的楔形区域组成，所述楔形区域的轴线与Y轴方向平行，各个 楔形区域的尖端的Y轴坐标值相同，从楔形区域的尖端到尾端的方向与Y轴方向相同；S象 限由一组相互导通、形状相同、长度相同、轴线间距相同、轴线平行的条形区域组成，所述条 形区域的轴线与Y轴方向平行，各个条形区域的下端的Y轴坐标值相同，沿X轴方向各个条 形区域的宽度逐渐增大；所述各个楔形区域与所述各个条形区域穿插分布，所述各个楔形 区域与所述各个条形区域之间的区域为Z象限。【主权项】1. 一种楔条形多象限PIN光轴探测器，其特征在于，所述PIN光轴探测器由集成在一 块硅片上、相互绝缘的三个PIN二极管组成，所述三个PIN二极管的感光面分别定义为W象 限、S象限、Z象限；W象限由一组相互导通、形状相同、尺寸相同、轴线间距相同、轴线平行的 楔形区域组成，所述楔形区域的轴线与Y轴方向平行，各个楔形区域的尖端的Y轴坐标值相 同，从楔形区域的尖端到尾端的方向与Y轴方向相同；S象限由一组相互导通、形状相同、长 度相同、轴线间距相同、轴线平行的条形区域组成，所述条形区域的轴线与Y轴方向平行， 各个条形区域的下端的Y轴坐标值相同，沿X轴方向各个条形区域的宽度逐渐增大；所述各 个楔形区域与所述各个条形区域穿插分布，所述各个楔形区域与所述各个条形区域之间的 区域为Z象限。【专利摘要】楔条形多象限PIN光轴探测器属于光电
现有技术分辨率难以进一步提高。本技术由集成在一块硅片上、相互绝缘的三个PIN二极管组成，它们的感光面分别定义为W象限、S象限、Z象限；W象限由一组楔形区域组成，所述楔形区域的轴线与Y轴方向平行，各个楔形区域的尖端的Y轴坐标值相同，从楔形区域的尖端到尾端的方向与Y轴方向相同；S象限由一组条形区域组成，所述条形区域的轴线与Y轴方向平行，各个条形区域的下端的Y轴坐标值相同，沿X轴方向各个条形区域的宽度逐渐增大；所述各个楔形区域与所述各个条形区域穿插分布，所述各个楔形区域与所述各个条形区域之间的区域为Z象限。【IPC分类】G01J1/42【公开号】CN204831545【申请号】CN201520614125【专利技术人】母一宁 【申请人】长春理工大学【公开日】2015年12月2日【申请日】2015年8月14日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种楔条形多象限PIN光轴探测器，其特征在于，所述PIN光轴探测器由集成在一块硅片上、相互绝缘的三个PIN二极管组成，所述三个PIN二极管的感光面分别定义为W象限、S象限、Z象限；W象限由一组相互导通、形状相同、尺寸相同、轴线间距相同、轴线平行的楔形区域组成，所述楔形区域的轴线与Y轴方向平行，各个楔形区域的尖端的Y轴坐标值相同，从楔形区域的尖端到尾端的方向与Y轴方向相同；S象限由一组相互导通、形状相同、长度相同、轴线间距相同、轴线平行的条形区域组成，所述条形区域的轴线与Y轴方向平行，各个条形区域的下端的Y轴坐标值相同，沿X轴方向各个条形区域的宽度逐渐增大；所述各个楔形区域与所述各个条形区域穿插分布，所述各个楔形区域与所述各个条形区域之间的区域为Z象限。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：母一宁，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22
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