ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ Советский патент 1969 года по МПК H01P7/06 H01J40/00 

Известные фотоэлектрические позиционночувствительные элементы имеют малую чувствительность.

Описываемый элемент отличается тем, что фотопроводник расположен внутри объемного резонатора, в стенке которого имеется окно для светового луча. Резонатор включен между СВЧ-генератором и детекторной головкой. Это позволяет повысить точность определения смещения светового пятна.

Па чертеже изображен предлагаемый элемент.

Линза (или объектив) 1 проектирует изображение источника света на поверхность фоточувствительного полупроводникового элемента 2, помеиденного внутри объемного резонатора 3, который занитывается от генератора 4. Регистрация сигнала, прапорнионального величине смещения проекции изображения, производится детектором 5, на который СЕЧмощность постунает через резонатор , а в противофазе - через дополнительный волновод 6.

Принцип действия фотоэлектрического иозиционно-чувствительисго элемента заключается в следующем. Световой поток от некоторого источника падает на линзу /, которая преобразует угол рассогласования между направлением на объект и оптической осью фотоэлектрического позиционно-чувствнтельного элемента в смещение ироекци изооражения объекта на иоверхности фоточувствительного элемента 2. Фоточувствительный элемент расположен внутри высокодобротного объемного резонатора 5, в котором возбул-:дена, например, HIQI мода. Световое пятно (нроекция изображения источника) на поверхности светочувствительного нолупроводннкового элемента 2 в результате внутреннего фотоэффекта вызывает локальное нзменение сопротивления фоточувствительиого элемеита, что нриводит к изменению потерь, вносимых в резонатор.

Очевидно, что измеиение потерь существеиным образом зависит от расположения проекпин изображения относ 1тельно максимума напряженности Е - компоненты СВЧ-поля з в резонаторе. В случае если проекцпя изображения совпадает с .максимумом напряженности электрического поля в резонаторе, то велнчина потерь максимальна, т. е. добротность резонатора минимальна, смещение же ироекции нриводит к у.меньщению потерь, а следовательно, и к увеличенню СВЧ-сигнала после резонатора.

СВЧ-колебания от генератора 4 попадает на детектор 5 двумя путями: через резонатор 3 и через дополнительный волновод 6, причем амплитуды колебаний, пришедших этими двумя иутями, быть равны, когда направление на объекг совпадает с оптической

осью элемента. Приходя на детектор в протпвофазе, эти колебания дают на выходе детектора 5 нулевой Сигнал. Любое же, даже самое малое, смещение проекции изображения нриводит, как это следует из вышесказанного, к увеличению СВЧ-мощности, попадающей на детектор, а следовательно, К появлению после детектора сигнала, пропорционального величине смещения светового пятна.

Для дополнительного повышения чувствительности может быть использована модуляционная методика регистрации сигнала, для чего амплитуда СВЧ-колебаний, поступающих от генератора 4, модулируется некоторой частотой MM от модулятора 7. На этой же частоте прои сходит и выделение полезного сигнала с помощью узкополосного усилителя.

Р1спользование рассматриваемого фотоэлектрического позиционно-чувствптельного элемента позволяет повысить чувствительность следящих систем, точность измерения и уменьшить влияние внешних электромагнитных помех.

Предмет изобретеиия

Фотоэлектрический позиционно-чувствительный элемент, содержащий пластину фотопроводника и фокусирующую линзу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения смещения светового пятна, упомянутый фотопроводник расположен внутри объемного резонатора, в стенке которого выполнено окно для светового луча и который включен между сверхвысокочастотным генератором и детекторной головкой.

ЖИ

ff J . J f7- . .t/fjnHV