[发明专利]测量不同光斑点在位置敏感探测器上响应的方法

说明书

本发明公开了一种测量不同光斑点在位置敏感探测器上响应的方法，首先搭建操作台，再进行近场实验或远场实验。采用PSD配合光学镜头可增大视线角，操作台可灵活改变其姿态；当激光器固定时，通过改变光学镜头的姿态，可得到遍布整个光敏面的不同的光斑。本发明实现了近距离直射光与远距离反射光下形成不同光斑进行测量，解决了传统测量平台的繁重、不易搬动且只能测量直射光响应的问题，为后续数据的非线性校正特别是对带有安装误差的PSD的非线性校正提供了新方法。

技术领域

本发明光电探测领域，特别是一种测量不同光斑点在位置敏感探测器上响应的方法。

背景技术

由于位置敏感探测器（Position Sensitive Detectors，PSDs）是一种高分辨率、实时性好的光电位置敏感器件，它具有广泛的应用背景。随着PSD上成像光斑位置的变化，其四边输出的电流也随之变化，将输出的电流带入公式解算，即可反推算出成像光斑的位置。但是由于PSD固有结构的原因，其本身的输出响应存在非线性，因此，在实际应用PSD前，往往需要搭建测量平台对其进行非线性校正。

李兴达在硕士论文《基于PSD的光点空间位置测量技术研究》中提出一种测量方法，即将激光器放置于一个可以左右滑动的滑块上，将位置敏感探测器固定在钢板上，钢板置于可三维调节的三脚架上。固定激光器的Y方向位置不变，在光源距离探测设备12m、14m和16m处，分别将光源沿X方向等间隔移动并测量其闪光的位置，光源移动的范围为2m，移动间隔为100mm，测量其直射出的光斑在PSD上的响应位置；然后固定光源水平位置不变，在光源距离设备12m、14m和16m处，分别将光源沿Y方向等间隔移动并测量其直射的光斑在PSD上的响应位置，光源移动的距离为垂直于地上1m，移动间隔为100mm，测量其在PSD上的响应位置。文中在光斑位置测量实验中采取的是探测器静止，光源移动，从而在探测器表面产生一系列光斑。由于李兴达的实验目的是观察测量设备的精确度和重复性，因此选择了放置光源在距离探测器不同的三个位置依次从左往右扫描，从而各形成一条直线，再固定X方向不变，在不同距离处从上往下各扫描一条直线。但是PSD的探测面实际为一个几毫米*几毫米的平面，同时在探测面的边缘存在畸变，因此用测量PSD探测面内的任意一条水平线或竖直线的精确度和重复性来代表整个平面水平方向的精确度和重复性有失严谨度。

杭州富通仪器有限公司研制的PSD自动综合性能检测系统，其采用固定PSD，由步进电机控制激光器的方法测量光斑位置。先设置激光器的扫描起始点，然后控制步进机每次的步进距离来控制激光器移动，从而在PSD上扫描出一系列的点，并进行后续操作如非线性校正。该测量系统主要应用于激光器在较近的距离直射PSD，然后进行光斑的响应位置测量的应用场合。但是因为实验需要在避光的条件下进行，所有结构设计得非常紧凑。此外，实际应用PSD时，为了增大PSD的视场角，往往会在PSD前安装一个光学镜头，此时除了PSD的物理结构会带有非线性以外，还会存在安装误差，PSD外部的复杂结构使其难以在这类检测系统上进行光斑测量实验，并且实际应用中，对于不同的实验对激光器的要求也不一样，该综合性能检测系统的自带的氙灯光源不一定满足所有实验对光源的要求。因此，需要设计一种测量光斑位置的新方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量不同光斑点在位置敏感探测器上响应的方法，实现了在近场实验（即激光器在较近距离直射PSD）或远场实验（即激光器照射目标后，经目标漫反射的光束被PSD探测）两种实验环境下对不同光斑进行测量，解决了传统测量平台的繁重、不易搬动且只能进行近场实验的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种测量不同光斑点在位置敏感探测器上响应的方法，步骤如下：

步骤1、搭建操作台：