实验规则 注意事项 预习要求

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1、本科实验报告课程名称：光电检测技术及系统姓名：李晴系：光电系专业：光电学号：3100101224指导教师：闻春敖2013年5月30日11实验四位置灵敏探测器（PSD）一、实验目的1、掌握位置灵敏探测器PSD的工作原理及特点。2、掌握位置灵敏探测器PSD的直流工作电路。3、掌握利用位置灵敏探测器PSD进行光点的位置检测。二、实验原理1、PSD的工作原理图1是一个PSD的断面结构示意图，在一个平面硅基片上制作了一个PIN三层结构，上面为p层，下面为n层，中间为I层，p层是有均匀电阻率的光敏层。当入射光照射到PSD的光敏层上，在入射位置上就产生了与光能成比例的电荷，此电荷通过电阻层为电极所吸收而

2、形成光电流.由于p层的电阻是均匀的，所以电极①和电极②输出的电流分别与入射位置和电极之间的距离成反比。设电极①和电极②间的距离为2L，电极①和电极②输出的光电流分别为I1和I2，两者之和为I0，则I0=I1+I2I1③I0I2LLP层i层n层①②xA图1PSD结构示意图若以PSD的中心点位置作为原点时，光点离中心点的距离为xA，如图1所示，于是（1）利用式1即可确定光入射点对于器件中心的位置xA，它只与I1、I2电流的和、差及比值有关.2、PSD信号处理电路11根据PSD原理及光点位置的表达式，转换电路首先应对PSD输出的光电流进行电流-电压转换并放大，再按转换公式的要求，通过运算放大器进

3、行预置相加和相减运算，最后通过模拟除法器相除，得到光点的位置信号。图2是一种一维PSD转换电路原理图，图中：Rf值取决于输入电流的大小；Divide为模拟除法器；所有的运放(U1、U2、U3、U4)为低漂移运算放大器。图2一维PSD直流工作电路原理图三、实验器材1、PSD位置传感器试验装置。2、电源3、万用表四、PSD位置传感器系统组成：1.PSD传感器.2.电子处理模块:(1)I/V转换(2)加减电路(3)除法器(4)放大器(增益,调零)注意:经实际测试(V1+V2)基本保持固定不变,可省去除法器。3.半导体激光源及其电源。4.机械调节支架(调节PSD传感器与激光光斑位置关系)。五、实验

4、步骤PSD位置传感器测量的具体步骤是：1用万用表测供电电源:正电源:+15V、地，负电源:-15V、地。连接电源至实验板。注意：连接电源时正负极不能接反，以免烧坏元器件。112在关闭电源状态下，连接半导体激光电源。注意：连接电源时正负极不能接反，以免烧坏元器件。3测半导体激光电源:2.6V左右(系统面板自带)。4安装百分表，光斑大约在传感器的中心点时，调节百分表使其处于刻度表的中间。5在关闭电源状态下，连接PSD位置传感器至实验板（接点PSDI1，PSDI2，Vref）6连接Vo1至Vi1,连接Vo2至Vi2,连接Vo4至Vi5,连接Vo6至Vi6,调节调整螺套和螺杆来调节激光光源的上下位

5、置和左右水平位置。使光斑大约在传感器的中心点上。调节偏置调零点电位器VR4，使输出为零。7旋转调整螺杆使光斑照射到PSD传感器的左端，使读数绝对值最大。8旋转调整螺杆使光斑照射到PSD传感器的右端，使读数绝对值最大。9调节偏置调零点电位器VR4重复7到8步骤，使光斑在PSD传感器左右两端时最大读数相等，极性相反。10使光斑在PSD传感器上位置（非零点上），微调激光头支架的上下位置，使其读数绝对最大，这样PSD传感器一维感光区处于水平位置上，光斑正好打在感光点中心点上。11再移动PSD传感器左右位置，验证两端读数最大值否相等，且极性相反。若没有达到要求，重复7到10步骤以达到要求。12使光斑

6、在PSD传感器上零点位置，调节百分表使其处于刻度表的中间。旋转调整螺杆移动光斑（间距0.5mm）,读百分表刻度及测量Vo1、Vo2、Vo3、Vo4…Vo7的值并记录11从图上可以看出，Vo1随着位置从左往右依次增大；Vo2随着位置从左往右依次减小；Vo3为两者之和，一直不变；Vo4为两者之差，由正到负逐渐减小。曲线最右边的有明显的突变状况，应该是由于激光点移出PSD测量范围外造成的。除此之外，电压与位置符合良好的线性关系。六、实验报告要求（1）实验数据处理，并画成相应的曲线。由Vo4÷Vo3得到的数据为：测试点位置-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.50Vo4/Vo30.6360.

7、6350.5930.4910.3510.2430.1220.00000.511.522.533.540.000-0.134-0.229-0.315-0.502-0.618-0.746-0.8720.904由此可得：11从图上可以看出，除了最后一点超出测量范围以外，其余的测量点与实际点符合线性关系。舍弃最后一点，作直线拟合如下：（2）回答问题1电位器VR3、VR4的作用。答：VR3为增益调节电位器，当输出电压过小时可以使示