[发明专利]一种消除象限光电探测器串扰的信号处理系统

说明书

本发明涉及一种消除象限光电探测器串扰的信号处理系统，包括电压信号采集模块和与象限光电探测器的象限数量相同的信号处理电路，信号处理电路包括电流转电压模块和电压增益变换模块；各个电流转电压模块的输入端与象限光电探测器的各个象限的输出端一一对应连接，电流转电压模块的输出端与电压增益变换模块、电压信号采集模块和上位机依次连接，电流转电压模块的转换系数满足以下条件：电流转电压模块的常数与转换系数的比值大于电流转电压模块对应的象限的输出电流最大值。本发明所提出的信号处理系统解决了象限光电探测器中的任一象限信号处理电路输出幅度饱和对相邻象限产生的串扰问题，同时本发明具有结构简单、成本低以及可靠性高的优点。

技术领域

本发明涉及光电探测器信号检测及处理技术领域，特别是涉及一种消除象限光电探测器串扰的信号处理系统。

背景技术

高精度象限光电探测器通常是在一个共用衬底内或其上制作形成的多个半导体光电器件。当光辐射到器件各个象限的辐射通量相等时，各个象限输出的光电流相等。而当目标发生偏移时，引起各个象限的输出光电流变化，由此可测出发光目标的方位，广泛应用于太阳跟踪、激光定位和激光准直等领域。在象限光电探测器中，当入射光照射到探测器中的某个象限光敏面不仅在当前象限产生输出光电流，并且在该象限外的其他某象限也同时产生输出光电流，这种产生额外电流的现象被称为象限间串扰。串扰现象的存在会影响象限光电探测器分辨率或者灵敏度等方面，象限间串扰主要包含光串扰和电串扰。光串扰是由于入射光照射到光敏面时产生反射、衍射等现象，在别的光敏面产生能量辐射输出电信号。而电串扰主要是由光生载流子扩散而产生，光生载流子的扩散是随机的，在产生位置向各个方向运动，对相邻象限影响较大。在两种串扰中，电串扰起决定性作用，当串扰达到一定程度时，会严重影响探测系统的工作状态，不能准确判断输出光斑的中心位置。

在现有的技术中，通常在象限光电探测器制作过程中，采取增加势垒的设计方法，减少光生载流子扩散至相邻象限来减弱或者消除光电串扰的现象。例如，在硅象限光电探测器各象限光敏元之间制作一个环极，形成侧壁耗尽层势垒使每个象限的光敏元因光照而产生的光生载流子在该偏置电场作用下，不能跨入其他光敏元的耗尽区，实现抑制光电串扰的目的。然而，当象限光电探测器受到光照的某象限持续产生光生载流子，与该象限连接的信号处理电路会出现输出幅度饱和，即该象限输出的光电流超过了信号处理电路可流经电流的能力，该象限无法通过信号处理电路持续输出光电流，累积的光生载流子会越过势垒扩散至其他象限，仍然形成串扰现象。

发明内容

基于此，有必要针对象限光电探测器中的任一象限信号处理电路输出幅度饱和对相邻象限产生的串扰问题，提供一种消除象限光电探测器串扰的信号处理系统，该系统解决了象限光电探测器中的任一象限信号处理电路输出幅度饱和带来的相邻象限输出光电流问题。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种消除象限光电探测器串扰的信号处理系统，该系统包括电压信号采集模块和与象限光电探测器的象限数量相同的信号处理电路，每一所述信号处理电路包括电流转电压模块和电压增益变换模块；

各个所述电流转电压模块的输入端与所述象限光电探测器的各个象限的输出端一一对应连接，所述电流转电压模块的输出端通过对应的所述电压增益变换模块与所述电压信号采集模块连接，所述电压信号采集模块与上位机连接，所述上位机用于根据所述电压信号采集模块采集的电压值计算得到所述象限光电探测器的光斑中心位置；

每一所述电流转电压模块的转换系数满足以下条件：

所述电流转电压模块的拉出电流最大值或者灌入电流最大值大于对应的象限的输出电流最大值，所述拉出电流最大值或者所述灌入电流最大值为所述电流转电压模块的常数与所述转换系数的比值；