四象限光电探测器(位置检测组件)

四象限光电探测器(QPD)把光敏面分成四个象限,分别输出四路光电流经低噪声放大后,由差分运算得到光斑中心相对靶面中心的偏移量与角度,是激光准直、制导跟踪、角度测量与光束稳定系统的核心传感器。相对单光敏 PIN 探测器 只能测总功率,QPD 能同时给出 X/Y 方向位置信息;模块内已集成电源与放大,四象限一致性良好。本页含 QPD80 / QPD90 / QPD100 三款 Si 探测器,400–1100nm,靶面 7.8–10mm,带宽 DC-50kHz 至 2MHz,支持参数定制。

Si 400–1100nm 四象限差分输出 DC-50kHz – 2MHz 激光准直 · 跟踪 集成放大

四象限光电探测器型号

QPD80四象限位置探测器

QPD80

QPD80四象限位置探测器

Si · 7.8mm · DC-50kHz · 10kV/A

QPD90四象限位置探测器

QPD90

QPD90四象限位置探测器

Si · 9×9mm · DC-100kHz · 20kV/A

QPD100 四像限光电探测器

QPD100

QPD100 四像限光电探测器

Si · 10×10mm · DC-2MHz · 180ns 上升时间

系列对照

三款 QPD 按光敏面尺寸与带宽递进。光斑直径应小于靶面有效区,并留一定裕量;跟踪带宽需覆盖光束抖动或平台运动频率。

型号光敏面波长带宽跨阻增益特点
QPD80 Ø7.8mm(象限 1–3.9mm) Si 400–1100nm DC-50kHz 10kV/A 入门准直,上升时间约 8μs
QPD90 9×9mm(间隙 100μm) Si 400–1100nm DC-100kHz 20kV/A 更大靶面、更高增益,上升时间约 4μs
QPD100 10×10mm(间隙 200μm) Si 400–1100nm DC-2MHz 10kV/A 最大靶面、最快响应,上升时间约 180ns

如何选择四象限光电探测器

先确认必须四象限结构

只有需要知道光斑在 X/Y 方向的偏移或角度时,才选 QPD。仅监测激光有无或总功率,用 PIN偏压探测器 更简单。QPD 四象限一致性直接影响零点与线性度。

再定靶面与跟踪带宽

光斑直径应明显小于有效光敏区。慢速准直、小角度测量选 QPD80;中等靶面与 100kHz 跟踪选 QPD90;快镜、高速抖动补偿选 QPD100(2MHz)。1064nm 应用注意对照规格书 responsivity。

完整步骤见 光电探测器模块如何选型

典型应用

激光准直与耦合

比较四象限输出,将光斑中心对准光纤或器件耦合点。QPD80/90 适合静态或低速对准。

光束跟踪与制导

实时读取 X/Y 误差驱动快镜或云台。带宽要求高的跟踪环路选 QPD100。

角度与位置测量

已知焦距时,四象限差分输出与偏转角度近似线性,用于光学杠杆或指向误差检测。

激光稳定与锁相

作为光路稳定环路的误差传感器,抑制指向漂移与振动引起的束位偏移。

选型常见问题

四象限探测器如何算出位置?

四路输出分别对应四个象限的光强。用 (A+C)-(B+D) 得 X 向差分,(A+B)-(C+D) 得 Y 向差分(象限编号依模块定义),再归一化或标定即可得到偏移量或角度。

QPD80、QPD90、QPD100 主要差别?

靶面从小到大:7.8mm → 9×9mm → 10×10mm;带宽从 DC-50kHz → 100kHz → 2MHz。QPD90 跨阻增益最高(20kV/A),QPD100 上升时间最短。

光斑比靶面大可以吗?

不建议。光斑应落在四象限有效区内且各象限均能接收到光,否则差分线性变差,零点漂移增大。光斑过大应扩束或换更大靶面型号。

可以用 1064nm 激光吗?

Si QPD 在 1064nm 仍有响应(如 QPD100 约 0.38A/W),但灵敏度低于 900nm 附近。弱光 1064nm 需评估 SNR 或考虑 InGaAs 定制方案。


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