#光電二極體photodiode #光學跟蹤 #位移測量

【光學跟蹤＆測量位移的關鍵部件：四象限光電二極體】

四象限光電二極體 (photodiode) 是光學跟蹤和位移測量系統中的關鍵部件。典型應用包括光學資料存放裝置中拾取雷射的光束居中，雷射鑷 (光阱) 系統中的珠位元測量與阱剛度標定、掃描探針顯微鏡中的懸臂位移測量，以及各種長距離雷射跟蹤的應用，如航太和衛星光通訊，以及針對土木工程和採礦業校準的應用。由於其簡單、可靠的設計和高靈敏度，四象限光電二極體是二維光束對中和位移測量最常用的位置敏感器件。

不過，四象限光電二極體的電路 (如：類比訊號鏈後面的電路) 限制了整個傳感系統的特性，要特別注意配套電路的設計。通常基於四象限光電二極體的位移測量系統都用於戶外 (如：土木工程和採礦業)，其中的測量系統必須是電池供電的。考慮到這種測量系統的廣泛應用，需要不斷降低電源電壓和功耗，因此必須密切關注電路設計。用四象限光電二極體測量位置測量系統的具體要求往往取決於：精度、準確性、線性度、動態範圍和頻率頻寬。

在進行測量的位置和四象限光電物體之間，通常使用雷射或 LED 等被動 (無源) 光學系統，以確定物體位置和光點在四象限光電二極體表面位置的作用，其光斑輻照度分佈主要取決於所用光源以及目標光學耦合系統的特性。無論表面光點輻射分佈如何，大多數關於四象限光電二極體中心的光點位置評估演算法都是基於光點重心的位置計算，實現高靈敏度、高速度、高解析度的位置測量；透過引入一個低電壓、超低功耗測量系統，可以很容易地用電池供電。

延伸閱讀：
《四象限光電二極體用於高精度位移測量系統的應用案例》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2017/1127/37424.html
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