根据位置敏感探测器的原理, 设计了p-i-n型的谐振腔结构, 研究谐振腔提高横向光电效应的量子效率。以一维缺陷光子晶体作为顶部光学镜, 底部为分布式Bragg反射镜(DBR), 中间为激活介质谐振腔。利用传输矩阵法计算了一维缺陷光子晶体的透射特性。由于顶部和底部结构的高反作用, 一维缺陷光子晶体的透射谐振导模将被有效地限制在激活介质中。通过对谐振腔模型的分析, 得出了激活介质的量子效率, 并进行了数值仿真。结果表明, 一维缺陷光子晶体的谐振导模能有效提高谐振腔中激活介质的量子转换效率。

为了研究噪声光对位置敏感探测器测量准确度的影响, 首先对3种噪声光进行了描述, 然后运用方差分析法建立了位置敏感探测器测量准确度的数学模型, 并对系统的误差进行了分析。结果表明, 实验数据和计算数据是一致的, 此实验结果证明了该数学模型的正确性。

位置敏感探测器(PSD)是基于半导体的横向光电效应的光电转换器件。根据横向光电效应的原理, 增强光生载流子的寿命可提高光生载流子的扩散长度, 从而实现横向光电效应的增强。利用缺陷和完整光子晶体设计了一维位置敏感探测器, 并用传输矩阵法计算了缺陷光子晶体的透射率和完整光子晶体的反射率。从所设计的位置敏感探测器对入射光的响应理论研究表明, 提高缺陷光子晶体的透射率和完整光子晶体的反射率可提高光生载流子的寿命, 从而实现增强位置敏感探测器的横向光电效应。

阐述半导体光电位置敏感器件(PSD)的横向光电效应,改进型2D-PSD的结构、特点、工作原理,在此基础上,提出一种新的电桥理论分析2D-PSD的中心与边缘产生非线性及其误差的原因。采用高精度低温漂高输入阻抗的前置放大器、加法器、减法器、除法器等元器件设计了一种改进型2D-PSD的信号调理电路,用于高精度的激光准直系统中。该信号调理电路将激光束经光学透镜、光阑、滤光器等光学元器件处理的光信号转换为电信号后,送入数据采集系统,利用直线度测评软件直接在计算机上将被测件的直线度测量显示。系统特点是:响应速度快;位置分辨率高;能实时检测等优点。最后给出测量实验结果和几个重要结论。

阐述光电位置敏感器件(PSD)的结构、特性和工作原理，并根据PSD的原理和特性分析其产生非线性的几种主要因素。导出PSD的输出信号与光强无关的位置方程。设计出一种低温漂高精度的PSD非线性硬件调制电路。分析了插值算法、神经网络优化法以及解析法等对PSD的非线性进行修正的有效性，并对给出的部分实验数据进行了分析。最后对PSD在光学三角法测量、自动检测以及高精度测量中的应用作了进一步的讨论与展望。

在常规的条状一维位置敏感探测器(PSD)中,光敏区和位置电阻区是结合在一起的,器件的欧姆接触电极难以做得比较理想,因此器件的位置准确度和线性度也受到了不利的影响。而在梳状一维位置敏感探测器中,光敏区和位置电阻区被分成了梳齿区和梳脊区两部分,并且位置电阻区被设计成很窄的长条,即使掺杂浓度比较高,位置电阻也能做得相当大。这样条状一维位置敏感探测器接触电极上的缺陷就可消除。用两种不同的一维位置敏感探测器所测量的位置特性曲线证实了理论分析的正确性。测量结果还表明,梳状一维位置敏感探测器的位置准确度和线性度比条状一维位置敏感探测器有了显著的提高,梳状一维位置敏感探测器的平均位置误差从条状一维位置敏感探测器的55 μm减小到了26 μm,梳状一维位置敏感探测器的均方根非线性度从条状一维位置敏感探测器的0.94%减小到了0.09%。

证明了枕型二维位置敏感探测器设计的基本原理――Gear定理,并推导了适用于枕型二维位置敏感探测器的位置计算公式，此外还提出了枕型二维位置敏感探测器的制作工艺和测试结果。采用集成电路工艺所研制的枕型二维位置敏感探测器(光敏面为8 mm×8 mm)表现出良好的光电特性，当反偏为5 V时其暗电流约为15 nA，峰值时的光谱灵敏度超过了0.6 A/W。在所测量的75%光敏区域内，均方根位置误差约为0.135 mm,而以均方根位置误差表示的非线性度在1.1%左右，比四边形二维位置敏感探测器的位置线性度提高了近一个数量级。

介绍了一种新的PSD光斑定位信号处理方法,对该方法进行了理论模型的数值模拟,并根据其特点进行了相应的电路设计及测试,取得了和理论模型相符的实验结果.该方法具有检测灵敏度高、抗干扰和成本低廉的优点.