描述

Thorlabs KPA101是紧凑型K-Cube PSD自动对准控制器，专为配合象限及横向效应探头设计。内置DSP处理器，提供监测、开环与闭环模式。其可调PID参数与陷波滤波器可抑制机械共振，实现高精度、低噪声的光束自动对准。配备OLED显示屏，支持本机或USB控制，是光学系统精密对准的理想选择。

产品概述

Thorlabs KPA101 K-Cube PSD自动对准器是Thorlabs Kinesis®系列高端紧凑型运动控制器的一员，专为配合Thorlabs象限探测器和横向效应传感探头使用而设计。设备顶部配备OLED显示屏和控制面板，支持本机独立操作并实时显示位置读数；OLED背光亮度可通过顶部菜单调节或关闭。

KPA101可通过顶部面板的手动界面控制，也可通过USB连接至电脑，使用Thorlabs Kinesis软件套件进行完整的软件控制。无论在哪种模式下，K-Cube都会生成左右差X DIFF信号、上下差Y DIFF信号以及SUM总和信号，并在显示屏的靶心界面上实时显示。

开环模式（Open-Loop Mode）

在开环模式下，靶心界面上显示的X DIFF和Y DIFF差值信号不会输出到设备背面的SMA连接器。此时X DIFF和Y DIFF的SMA输出（代表X OUT和Y OUT位置指令信号）将固定为零或上一次闭环运行时的值。此模式适用于手动对准探测器；完成粗略对准后，可切换到闭环模式启动系统的自动对准功能。

闭环模式（Closed-Loop Mode）

在闭环模式下，KPA101内部的DSP处理器运行两个独立的反馈回路，分别输出X DIFF和Y DIFF位置指令信号。这些信号从设备背面的SMA连接器输出，用作光束转向元件的控制输入，将光束自动对准到探测器中心。

比例-积分-微分（PID）参数可独立调节，用于精细调整反馈回路对目标位置变化的响应特性。32位浮点运算支持更大范围的PID系数，实现更高的控制精度和更低的噪声水平，从而扩大了可稳定驱动的执行器范围。

此外，KPA101内置陷波滤波器（notch filter），可用于抵消具体机械系统的固有共振，能够稳定诸如压电偏转镜架等易产生机械共振的执行器。

注意：稳定的闭环操作仅适用于连续（CW）激光器，KPA101不推荐与脉冲激光器配合使用。

接口与扩展

KPA101前面板设有两个双向触发端口，可读取5 V外部逻辑信号或输出5 V逻辑信号以控制外部设备，每个端口可独立配置为输入或输出。设备支持通过以太网和USB控制器集线器实现多轴扩展，随附磁吸式光学平台安装转接件。本设备不附带电源，需另行选购兼容的K-Cube电源。

兼容探测器：KPA101支持 PDP90A 横向效应PSD、PDQ80A 硅基象限PSD 和 PDQ30C InGaAs象限PSD（均为另售）。

同系列产品对比

以下是高飞激光在售的PSD位置传感探测器系列产品对比，方便您选型：

参数	PDP90A	PDQ80A	PDQ30C	KPA101
类型	2D横向效应PSD	Si象限PSD	InGaAs象限PSD	K-Cube控制器
波长范围	320-1100 nm	400-1050 nm	1000-1700 nm	配套PSD使用
传感器尺寸	9×9 mm	Ø7.8 mm	Ø3 mm	–
峰值响应度	0.6 A/W @960nm	0.64 A/W @900nm	0.9 A/W @1550nm	–
带宽	15 kHz	150 kHz	120 kHz	10 kHz
接口	SM05内螺纹	SM05内螺纹	SM05内螺纹	K-Cube外壳
含税售价	¥4,884	¥6,161	¥10,183	¥10,293

技术规格

电气规格

参数	数值
探测器输入连接器	Hirose HR10A-7R-6S
X DIFF、Y DIFF 和 SUM 输出连接器	SMA 母头

物理规格

参数	数值
外壳尺寸（宽 × 深 × 高）	60 × 60 × 47 mm (2.4″ × 2.4″ × 1.8″)
重量	160 g (5.5 oz)

配套产品

产品名称	型号
四象限探测器（可见光）	PDQ80A
四象限探测器（红外）	PDQ30C
横向效应传感器	PDP90A
K-Cube 压电驱动器	KPC101
2路电源单元	TPS002
K-Cube 控制器集线器和电源	KCH601/KEH6
SMA 公头转 SMA 公头电缆 12″	CA2912
SMA 转 BNC 转换电缆 12″	CA2812
SMA 母头转 BNC 公头转换器	T4289
SMA 公头转 BNC 母头转换器	T4290

探测器输入引脚定义

引脚	信号	功能
1	X Diff In	X轴差分输入
2	Y Diff In	Y轴差分输入
3	Sum In	SUM信号输入
4	+5 V	+5 V 电源输出（至探测器）
5	GND	地
6	-5 V	-5 V 电源输出（至探测器）

产品特点

• K-Cube PSD 自动对准控制器
• 三种工作模式：监测、开环、闭环
• 16 位 ADC 分辨率（探测器输入）
• 16 位 DAC 分辨率（X DIFF/Y DIFF 输出）
• 闭环 PID 控制（带陷波滤波器）
• 伺服更新频率：20 kHz
• 32 位浮点运算
• USB 连接（USB 1.1 全速）
• 兼容 PDP90A、PDQ80A、PDQ30C 探测器
• 兼容 K-Cube 集线器系统（KCH601/KEH6）
• 统一的 Kinesis 软件界面
• 紧凑的 60×60×47 mm 外形尺寸

应用领域

• 激光束自动对准
• 光束位置监测与稳定
• 转向镜闭环控制
• 光学系统光束稳定
• 精密对准系统

常见问题

Q: 横向效应PSD和象限PSD有什么区别？

A: 横向效应PSD（如PDP90A）是连续位置检测，光斑在有效面积内任意位置都能输出连续的位置信号，适合测量连续位移；象限PSD（如PDQ80A/PDQ30C）由四个独立光电二极管组成，通过比较各象限光强计算位置，精度高但光斑必须覆盖四个象限，适合对准应用。

Q: PSD对光斑尺寸有什么要求？

A: 横向效应PSD推荐光斑直径Ø0.2~7mm（PDP90A）；象限PSD推荐光斑直径Ø1~3.9mm（PDQ80A），光斑太大或太小都会影响测量精度。

Q: KPA101是什么？必须配吗？

A: KPA101是K-Cube PSD自动对准控制器，可直接驱动PSD传感器并输出位置信号，支持闭环自动对准。如果您已有信号采集系统，可以单独购买PSD探头；如需完整的自动对准方案，建议搭配KPA101使用。

Q: PDQ30C为什么比PDQ80A贵？

A: PDQ30C采用InGaAs材料，波长响应范围扩展至1000-1700 nm，覆盖通信波段（1310nm/1550nm），InGaAs芯片成本远高于硅基探测器，因此价格较高。

免责声明

本产品参数来源于Thorlabs官方手册，如有更新恕不另行通知，以原厂最新数据为准。产品外观及规格可能因版本迭代略有差异，请以实物为准。高飞激光为Thorlabs授权代理商，所有产品均为原厂正品。