光电信息技术

第1章 光电信息技术物理基础

1.1 光的基本性质及其度量

1.1.1 光的基本性质

1.1.2 光辐射的度量

1.2 半导体物理基础

1.2.1 半导体的能带

1.2.2 热平衡载流子

1.2.3 非平衡载流子

1.2.4 载流子的运动

1.2.5 半导体对光的吸收

1.2.6 半导体的pn结

1.2.7 半导体与金属的接触

1.3 光辐射电效应

1.3.1 光电效应

1.3.2 热电效应

习题与思考题

第2章 光辐射信息探测器件

2.1 光电发射型探测器件

2.1.1 光电发射材料

2.1.2 光电倍增管的结构及原理

2.1.3 光电倍增管的主要特性参数

2.1.4 光电倍增管的工作电路

2.1.5 光电倍增管的使用要点

2.2 半导体光电导型探测器件

2.2.1 光敏电阻的结构及原理

2.2.2 几种常用的光敏电阻

2.2.3 光敏电阻的特性参数

2.2.4 光敏电阻的特点、应用及使用要点

2.3 半导体光伏型探测器件

2.3.1 光电池

2.3.2 光敏二极管

2.3.3 pin光敏二极管

2.3.4 雪崩光敏二极管(apd)

2.3.5 光敏三极管

2.3.6 pv器件与pc器件的区别及使用要点

2.4 半导体组合型光电探测器件

2.4.1 象限探测器件

2.4.2 楔环探测器件

2.4.3 光电位置探测器件(psd)

2.4.4 半导体色敏探测器件

2.4.5 光电耦合器件

2.5 热电偶与热电堆

2.5.1 热电偶

2.5.2 热电堆

2.5.3 热电偶与热电堆的应用及使用要点

2.6 热敏电阻

2.6.1 热敏电阻的类型、结构及原理

2.6.2 热敏电阻的特性参数

2.6.3 热敏电阻的参数选择、应用及使用要点

2.6.4 几种新型热敏电阻

2.7 热释电探测器件

2.7.1 热释电探测器件的结构与原理

2.7.2 热释电探测器件的类型

2.7.3 热释电器件的特性参数

2.7.4 热释电探测器对前置放大器的要求

2.7.5 热释电探测器的应用及使用要点

习题与思考题

第3章 光电成像器件

3.1 光电成像器件的类型与电视制式

3.1.1 光电成像器件的类型

3.1.2 电视扫描方式及制式

3.2 电荷耦合器件(ccd)

3.2.1 ccd的结构及原理

3.2.2 ccd的输入/输出及外围驱动电路

3.2.3 ccd的类型

3.2.4 ccd的特性参数

3.2.5 ccd的应用

3.3 cmos图像传感器

3.3.1 cmos图像传感器的结构及原理

3.3.2 cmos图像传感器的特性参数

3.3.3 cmos图像传感器与ccd的比较

3.3.4 cmos摄像器件的应用

3.4 自扫描光电二极管阵列(sspa)

3.4.1 sspa的结构及原理

3.4.2 sspa类型、信号读出及放大电路

3.4.3 sspa与ccd的性能比较

3.5 接触式图像传感器cis

3.5.1 cis的结构及原理

3.5.2 cis与ccd的比较

3.5.3 cis的应用

3.6 直视型光电成像器件-变像管和像增强管

3.6.1 像管的结构与工作原理

3.6.2 主要性能参数

3.6.3 像增强管的级联

3.7 特种光电成像器件

3.7.1 红外光电成像器件

3.7.2 紫外光电成像器件

3.7.3 x射线光电成像器件

习题与思考题

第4章 发 光 器 件

4.1 常用的普通光源

4.1.1 光源的基本特性参数

4.1.2 常用的普通光源

4.2 发光二极管(led)

4.2.1 led的结构、原理及特点

4.2.2 led的主要特性参数

4.2.3 发光二极管的应用

4.3 固体环保照明光源——白光led

4.3.1 白光led的结构与原理

4.3.2 白光led的特点及与现行照明光源的比较

4.4 高效节能平面分布式固态光源——oled灯

4.4.1 oled灯的结构与原理

4.4.2 oled灯的特点及与现有光源的比较

4.5 激光器

4.5.1 激光的基本特征

4.5.2 激光的产生

4.5.3 气、固、液体激光器

4.6 半导体激光器

4.6.1 半导体激光器的特点与分类

4.6.2 半导体激光器的主要特性参数

4.6.3 几种典型的半导体激光器

4.6.4 半导体激光器的安全使用

4.7 光纤激光器

4.7.1 光纤激光器的结构和原理

4.7.2 光纤激光器的特点与基本特性参量

4.7.3 几种典型的光纤激光器

4.8 光子晶体激光器

4.8.1 光子晶体

4.8.2 光子晶体激光器

4.8.3 光子晶体光纤激光器

习题与思考题

第5章 光电信息探测电路设计、数据采集与计算机接口

5.1 光电信息输入电路的设计

5.1.1 缓变光信号输入电路的设计

5.1.2 交变光信号输入电路的设计

5.2 光电信息探测电路频率特性与低噪声设计

5.2.1 光电信息探测电路的带宽

5.2.2 光电探测电路频率特性的设计

5.2.3 光电信息探测电路的低噪声设计

5.3 光电信息低噪声放大器的设计

5.3.1 放大器噪声

5.3.2 低噪声前置放大器的设计

5.3.3 低噪声运算放大器的选用

5.3.4 光电探测器件和运算放大器的连接方法

5.4 光电信息的二值化与量化

5.4.1 光电信息的二值化处理

5.4.2 光电信息的量化处理

5.5 光电信息的数据采集与计算机接口

5.5.1 光电信号的二值化数据采集与计算机接口

5.5.2 线阵成像器件图像数据采集与计算机接口

5.5.3 面阵成像器件图像数据的采集与计算机接口

5.6 嵌入式系统视频图像的数据采集

5.6.1 嵌入式技术产品的特点

5.6.2 线阵ccd图像数据的采集

5.6.3 面阵ccd图像数据的采集

习题与思考题

第6章 光电信息变换和检测的技术与方法

6.1 时变光信息的直接检测技术

6.1.1 光信息的幅度检测技术

6.1.2 光信息的频率检测技术

6.1.3 光信息的相位和时间检测技术

6.2 时变光信息的调制检测技术

6.2.1 光信息调制的基本原理与类型

6.2.2 光信息调制器

6.2.3 调制信号的解调技术

6.3 光学图像的扫描检测技术

6.3.1 扫描的基本原理与分类

6.3.2 图像扫描技术

6.3.3 实体扫描技术

6.4 几何变换的光电检测方法

6.4.1 光电准直方法

6.4.2 光电测长方法

6.4.3 光电编码方法

6.5 物理变换的光电检测方法

6.5.1 光电干涉测量的技术方法

6.5.2 单频光相干的条纹探测方法

6.5.3 双频光相干的差频探测方法

6.5.4 差频探测与直接探测法的比较

习题与思考题

第7章 光电信息传输技术

7.1 光纤传输技术

7.1.1 光纤与光缆

7.1.2 光纤的传光原理

7.1.3 光纤的连接耦合技术

7.1.4 光纤传输系统的组成及特点

7.1.5 光纤传输系统的设计

7.2 无线光波传输技术

7.2.1 无线光波传输系统的特点

7.2.2 无线光波传输系统的组成及工作原理

7.2.3 无线光波传输技术的难点及其解决办法

7.3 电线电缆传输技术

7.3.1 同轴电缆传输技术

7.3.2 双绞线或双芯线传输技术

7.4 无线电波传输技术

7.4.1 微波传输技术

7.4.2 无线移动视频传输技术

习题与思考题

第8章 光电信息处理技术

8.1 光电信息处理的特征、内容及方法

8.1.1 光电信息处理的特征、方法和目标

8.1.2 数字图像分析的基本方法及处理的内容

8.1.3 图像处理的基本方法——像素处理

8.2 光学图像处理

8.2.1 光学图像处理的理论基础和方法

8.2.2 相干光学信息处理

8.2.3 非相干光学信息处理

8.2.4 白光信息处理

8.3 光电图像处理

8.3.1 光电图像处理与光学图像处理的比较

8.3.2 视频标准

8.3.3 视频图像处理的特点与研究内容

8.3.4 视频滤波

8.3.5 视频图像的编码压缩

8.4 基于dsp的数字图像处理

8.4.1 dsp及其系统

8.4.2 dsp处理系统的设计

习题与思考题

第9章 光电信息存储技术

9.1 光盘存储技术

9.1.1 光盘存储的原理

9.1.2 光盘存储的类型

9.1.3 光盘存储器

9.2 全息存储技术

9.2.1 全息存储的原理

9.2.2 全息存储的特点

9.2.3 全息存储的应用

9.3 超高密度光电存储技术

9.3.1 双光子双稳态等三维数字存储技术

9.3.2 电子俘获存储技术

9.3.3 光谱烧孔存储技术

9.3.4 近场光学存储技术

9.3.5 超高密度光电存储技术的发展趋势

9.4 其他存储技术

9.4.1 半导体存储技术

9.4.2 磁带磁盘存储技术

习题与思考题

第10章 光电信息显示技术

10.1 crt显示技术

10.1.1 黑白crt显示技术

10.1.2 彩色crt显示技术

10.1.3 crt显示器的优缺点

10.1.4 crt显示器的发展趋势及应用

10.2 lcd显示技术

10.2.1 lcd的基本结构及工作原理

10.2.2 液晶显示器的类型及比较

10.2.3 大尺寸tft液晶显示屏

10.2.4 液晶显示器的优缺点

10.3 pdp显示技术

10.3.1 pdp的结构、原理与类型

10.3.2 交流pdp显示板结构

10.3.3 pdp显示器的优缺点

10.4 led阵列显示屏技术

10.4.1 led显示屏的结构与原理

10.4.2 led显示屏的特点与类型

10.4.3 led大屏幕显示器

10.4.4 led大屏幕显示器真彩实现

10.5 oled显示技术

10.5.1 oled的基本结构及其发光原理

10.5.2 oled的分类

10.5.3 oled的优缺点

10.5.4 oled与tft-lcd的比较

10.6 其他显示技术

10.6.1 硅基液晶显示技术

10.6.2 数字微镜器件显示技术

10.6.3 光阀投影显示技术

习题与思考题

第11章 光电信息技术的典型应用

11.1 激光测量技术

11.1.1 激光测距

11.1.2 激光多普勒测速

11.1.3 激光线径的测量

11.1.4 激光热轧带钢板形测量

11.2 微弱光电信息检测技术

11.2.1 相关检测

11.2.2 锁相放大器

11.2.3 取样积分器

11.2.4 光子计数系统

11.3 光纤传感技术

11.3.1 光纤传感概述

11.3.2 基于强度的光纤传感器

11.3.3 基于相位的光纤传感器

11.3.4 基于偏振的光纤传感器

11.3.5 基于频率(或波长)的光纤传感器

11.3.6 光纤光栅型传感器

11.3.7 多路复用和分布式光纤传感器

11.4 视频图像检测技术

11.4.1 视频图像检测系统的分类及组成

11.4.2 一维尺寸视频图像测量

11.4.3 二维尺寸视频图像测量

11.4.4 三维尺寸视频图像测量

11.5 视频监控技术

11.5.1 视频监控系统的组成

11.5.2 视频监控系统的前端设备

11.5.3 视频监控系统的控制设备

11.5.4 视频监控系统的终端设备

11.6 光谱测量技术

11.6.1 单色光的产生

11.6.2 傅里叶变换红外光谱仪

11.6.3 用ccd检测的光学多通道分析仪

习题与思考题

部分习题参考答案

参考文献

《光电信息技术》是按光电信息技术产业对从业人员和人才的需求，对现代光电信息的整个流程，即光信息的拾取变换、检测、传输、处理、存储、显示而编写的。《光电信息技术》共分11章，包括：物理基础，探测、成像、发光器件，检测电路设计、数据采集与计算机接口，光电信息变换和检测的技术与方法，光电信息传输、处理、存储、显示技术及典型应用等。各章结尾附有丰富的习题与思考题，附录提供了习题参考答案。并配有免费电子教学课件。 《光电信息技术》可作为光电信息工程、光信息科学与技术、电子科学与技术、电子信息工程、通信工程、测控技术与仪器、安防监控等光学类、电子类专业的本科生、研究生的教材用书，以及从事上述专业领域的技术工作人员培训与参考用书。《光电信息技术》特点：着重讲述光电信息的基本理论与整个信息流程的技术与方法内容全、新、精，深入浅出、覆盖面广，实用性强，参考价值高各章节相对独立，可供相关专业根据不同教学要求和学时数灵活选用《光电信息技术》中含有丰富习题及习题参考答案，并配有免费电子教学课件 《光电信息技术》的内容是按光电信息技术产业对从业人员和人才的需求，对现代光电信息的整个流程，即光信息的拾取变换、检测、传输、处理、存储、显示而编写的。《光电信息技术》共分12章，包括：绪论；光电信息技术物理基础，光辐射信息探测器件；光电成像器件；发光器件；光电信息检测电路设计、数据采集与计算机接口；光电信息变换和检测的技术与方法；光电信息传输技术；光电信息处理技术；光电信息存储技术；光电信息显示技术；光电信息技术的典型应用等。各章结尾附有丰富的习题与思考题，附录提供了习题参考答案。《光电信息技术》配有免费电子教学课件。《光电信息技术》是在作者几十年的教学和科研的实践基础上编写的，着重讲述光电信息的基本理论与整个信息流程的技术与方法。各章节相对独立，可供光电信息工程相关专业根据不同教学要求和学时数灵活选用。《光电信息技术》具有如下特点：内容全、新、精，理论联系实际，深入浅出、覆盖面广，实用性强，参考价值高，并能给人创新启示。《光电信息技术》可作为高等院校光电信息工程、光信息科学与技术、电子科学与技术、电子信息工程、通信工程、测控技术与仪器等光学类、电子类专业本科生、研究生的“光电信息电技术”、“光电检测技术”课程教材，还可作为从事上述专业领域的技术工作人员培训与参考用书。【作者简介】雷玉堂，中国光电与安防技术专家、教授。研究方向为光电、安防与金融防伪。武汉测绘科技大学（现合并到武汉大学）光电专业创始人、光电技术教研室主任，现为武汉乐通光电等4家公司及高新技术研究所的总工程师、技术总监与技术顾问，并受聘为多所高校光电院系、重点实验室以及一些安防学院与商学院的兼职教授、客座教授、合作教授及博士生导师；中国光学学会光电技术专业委员会资深委员；中国仪器仪表学会光机电技术与系统集成分会理事；中国质量工程学科技术委员会委员等。长期从事光电教学与科研，已编著的教材与专著有《光电检测技术》、《光电信息实用技术》、《安全&光电》等11部；在国内外学术会及刊物上共发表科技论文250多篇。