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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。