光电技术

前言教学建议第0章绪论0.1光电技术及其研究内容0.2光电信息系统0.3光电技术的应用及发展趋势本章小结思考题与习题第1章辐射度学与光度学基础1.1电磁辐射1.1.1电磁波谱1.1.2光辐射1.1.3光的波粒二象性1.1.4电磁辐射中的立体角计算1.2辐射度的基本物理量1.3光度学基础1.3.1光度学的基本物理量1.3.2光谱光视效率1.3.3光谱光视效能1.4辐射度学与光度学中的几个基本定律1.4.1朗伯余弦定律1.4.2距离平方反比定律1.4.3亮度守恒定律1.5黑体辐射1.5.1黑体辐射定律1.5.2普朗克能量子假设本章小结思考题与习题第2章光电探测器理论基础2.1半导体物理基础2.1.1晶体的能带2.1.2热平衡下的载流子浓度2.1.3半导体材料的光吸收效应2.1.4半导体中的非平衡载流子2.1.5半导体中载流子的扩散与漂移2.2光电效应2.2.1光电导效应2.2.2光伏效应2.2.3光电子发射效应2.3光电探测器的噪声2.4光电探测器的特性参数本章小结思考题与习题第3章光电探测中的常见光源3.1光源的基本特性参数3.1.1辐射效率和发光效率3.1.2光谱功率分布3.1.3空间光强分布3.1.4光源的色温3.1.5光源的颜色3.2热辐射光源3.2.1太阳3.2.2黑体模拟器3.2.3白炽灯与卤钨灯3.3气体放电光源3.3.1汞灯3.3.2钠灯3.3.3氙灯3.3.4空心阴极灯3.3.5氘灯3.4激光器3.4.1激光器工作原理3.4.2激光特性3.4.3激光器类型3.5发光二极管3.5.1发光二极管原理与结构3.5.2发光二极管基本特性参数3.5.3常用发光二极管3.5.4发光二极管驱动电路3.5.5发光二极管应用本章小结思考题与习题第4章光电导探测器4.1光电导探测器原理与结构4.1.1光电导探测器原理4.1.2光电导增益4.1.3光敏电阻结构4.2光敏电阻基本特性参数4.2.1光电特性4.2.2光电导灵敏度4.2.3温度特性4.2.4响应时间4.2.5光谱特性4.2.6伏安特性4.2.7前历效应4.2.8噪声特性4.3典型光敏电阻4.3.1本征光电导探测器4.3.2杂质型光敏电阻4.3.3多晶光电导探测器4.4光敏电阻偏置电路4.4.1光敏电阻微变等效电路4.4.2基本偏置电路4.4.3恒流偏置电路4.4.4恒压偏置电路4.4.5恒功率偏置电路4.5光电导探测器应用4.5.1声光自动控制电路4.5.2照明灯自动控制电路4.5.3火焰报警电路4.5.4照相机自动曝光控制电路本章小结思考题与习题第5章光伏探测器5.1光电池5.1.1硅光电池工作原理与基本结构5.1.2硅光电池基本特性5.1.3常用光电池5.1.4光电池的偏置电路5.1.5光电池应用5.2光敏二极管5.2.1硅光敏二极管工作原理与基本结构5.2.2硅光敏二极管基本特性5.2.3常用光敏二极管5.2.4光敏二极管偏置电路5.2.5光敏二极管应用5.3光敏晶体管5.3.1硅光敏晶体管工作原理与基本结构5.3.2硅光敏晶体管基本特性5.3.3常用光敏晶体管5.3.4光敏晶体管应用5.4PIN光敏二极管5.4.1PIN光敏二极管结构与工作原理5.4.2PIN光敏二极管主要特性参数5.4.3典型的PIN光敏二极管与应用5.5雪崩光敏二极管5.5.1雪崩光敏二极管原理5.5.2达通型雪崩光敏二极管结构、电场、电荷分布5.5.3雪崩光敏二极管主要特性参数5.5.4典型的雪崩光敏二极管与应用5.6色敏探测器5.6.1色敏探测器结构与工作原理5.6.2色敏探测器的检测电路5.6.3色敏探测器的短路电流比波长特性5.6.4两种色敏探测器5.6.5色敏探测器应用5.7位置敏感探测器5.7.1PSD工作原理5.7.2PSD检测电路5.7.3PSD主要特性参数5.7.4常用PSD5.7.5PSD应用5.8象探测器5.8.1象探测器原理5.8.2四象限探测器的空间分辨率5.8.3四象限探测器信号处理电路5.8.4四象限探测器及其应用5.9光耦合器5.9.1光耦合器工作原理与结构5.9.2光耦合器特性参数5.9.3光耦合器应用本章小结思考题与习题第6章光电子发射探测器6.1光电阴极6.2光电倍增管原理与结构6.2.1光电倍增管工作原理6.2.2光电倍增管结构6.3光电倍增管主要特性参数6.4光电倍增管工作电路6.4.1高压供电电路6.4.2信号输出电路6.5光电倍增管应用6.5.1分光光度法6.5.2医疗器械6.5.3生物技术6.5.4石油测井6.5.5环境测量6.5.6工业测量6.5.7固体表面分析本章小结思考题与习题第7章热探测器7.1热探测器基本原理7.1.1温度变化方程7.1.2热探测器的最小可探测功率7.2热电偶探测器7.2.1热电偶工作原理7.2.2热电偶主要特性参数7.2.3热电堆7.2.4热电偶与热电堆应用7.3热敏电阻探测器7.3.1热敏电阻基本原理与结构7.3.2热敏电阻探测器主要特性参数7.3.3热敏电阻应用7.4热释电探测器7.4.1热释电器基本原理7.4.2热释电探测器主要特性参数7.4.3常用的热释电探测器材料7.4.4热释电探测器应用本章小结思考题与习题第8章光电图像探测器8.1像管8.1.1像管基本原理与结构8.1.2像管主要特性参数8.1.3红外变像管8.1.4像增强管8.1.5像管应用8.2真空摄像管8.2.1光电导式摄像管8.2.2光电发射式摄像管8.3电荷耦合器件8.3.1电荷耦合器件工作原理8.3.2电荷耦合器件主要特性参数8.3.3电荷耦合成像器件8.3.4电荷耦合成像器件的驱动方法8.3.5常用的线阵CCD成像器件8.3.6电荷耦合成像器件应用8.4CMOS图像传感器8.4.1CMOS成像器件的像敏单元结构与工作原理8.4.2CMOS成像器件的组成架构8.4.3CMOS与CCD图像器件的比较8.5红外焦平面阵列探测器8.5.1非制冷红外焦平面的结构与工作原理8.5.2红外成像与红外热像仪8.5.3典型的红外焦平面探测器8.5.4红外成像技术应用本章小结思考题与习题第9章光学信息变换9.1光学信息变换概述9.2几何光学方法的光学信息变换9.2.1物体尺寸信息的光学变换9.2.2位移信息的光学变换9.3物理光学方法的光学信息变换9.3.1干涉方法的光学信息变换9.3.2衍射方法的光学信息变换9.4时变光信息的调制9.4.1调制光优点9.4.2光信号调制基本原理9.4.3光调制方法9.4.4调制信号解调本章小结思考题与习题第10章微弱光电信号的探测与处理10.1直接探测与外差探测10.1.1直接探测10.1.2光频外差探测10.2微弱光电信号前置放大器的设计10.2.1放大器的噪声模型与等效输入噪声10.2.2噪声系数10.2.3光电探测器与前置放大器耦合网络的设计原则10.2.4低噪声前置运放的选用10.2.5低噪声放大器设计原则与方法10.3微弱光电信号的探测与处理10.3.1微弱光电信号的检测10.3.2窄带滤波法10.3.3相关检测法10.3.4锁定放大器10.3.5取样积分法10.3.6光子计数器本章小结思考题与习题第11章典型的光电检测系统11.1空间光通信捕获、跟踪、瞄准系统11.1.1空间光通信系统11.1.2ATP系统构成11.1.3共轴双检测ATP系统11.1.4ATP系统关键参数11.2基于光电鼠标芯片的物体运动状态测量系统11.2.1光电鼠标工作原理及构成11.2.2光电鼠标主要技术参数11.2.3基于光电鼠标传感器的运动物体无接触检测11.3用于三维复合精细成像的双CCD交会测量11.3.1CCD光电信号的二值化处理与数据采集11.3.2双CCD交会测量的系统构成11.3.3双CCD交会测量的基本原理11.3.4用于三维精细成像的双CCD交会测量系统设计11.4时域分布式光纤测温系统11.4.1拉曼散射型分布式光纤测温系统工作原理11.4.2拉曼散射型分布式光纤测温系统设计11.5基于红外传感器的气体浓度检测系统11.5.1红外吸收检测原理11.5.2红外吸收型CO2气体检测系统的设计11.5.3系统的定标11.6光电火控系统11.6.1光电火控系统构成及工作原理11.6.2光电测距装置11.6.3光电测角装置11.6.4监视及捕捉装置11.6.5火控计算机本章小结思考题与习题参考文献5.5.2达通型雪崩光敏二极管结构、电场、电荷分布5.5.3雪崩光敏二极管主要特性参数5.5.4典型的雪崩光敏二极管与应用5.6色敏探测器5.6.1色敏探测器结构与工作原理5.6.2色敏探测器的检测电路5.6.3色敏探测器的短路电流比波长特性5.6.4两种色敏探测器5.6.5色敏探测器应用5.7位置敏感探测器5.7.1PSD工作原理5.7.2PSD检测电路5.7.3PSD主要特性参数5.7.4常用PSD5.7.5PSD应用5.8象探测器5.8.1象探测器原理5.8.2四象限探测器的空间分辨率5.8.3四象限探测器信号处理电路5.8.4四象限探测器及其应用5.9光耦合器5.9.1光耦合器工作原理与结构5.9.2光耦合器特性参数5.9.3光耦合器应用本章小结思考题与习题第6章光电子发射探测器6.1光电阴极6.2光电倍增管原理与结构6.2.1光电倍增管工作原理6.2.2光电倍增管结构6.3光电倍增管主要特性参数6.4光电倍增管工作电路6.4.1高压供电电路6.4.2信号输出电路6.5光电倍增管应用6.5.1分光光度法6.5.2医疗器械6.5.3生物技术6.5.4石油测井6.5.5环境测量6.5.6工业测量6.5.7固体表面分析本章小结思考题与习题第7章热探测器7.1热探测器基本原理7.1.1温度变化方程7.1.2热探测器的最小可探测功率7.2热电偶探测器7.2.1热电偶工作原理7.2.2热电偶主要特性参数7.2.3热电堆7.2.4热电偶与热电堆应用7.3热敏电阻探测器7.3.1热敏电阻基本原理与结构7.3.2热敏电阻探测器主要特性参数7.3.3热敏电阻应用7.4热释电探测器7.4.1热释电器基本原理7.4.2热释电探测器主要特性参数7.4.3常用的热释电探测器材料7.4.4热释电探测器应用本章小结思考题与习题第8章光电图像探测器8.1像管8.1.1像管基本原理与结构8.1.2像管主要特性参数8.1.3红外变像管8.1.4像增强管8.1.5像管应用8.2真空摄像管8.2.1光电导式摄像管8.2.2光电发射式摄像管8.3电荷耦合器件8.3.1电荷耦合器件工作原理8.3.2电荷耦合器件主要特性参数8.3.3电荷耦合成像器件8.3.4电荷耦合成像器件的驱动方法8.3.5常用的线阵CCD成像器件8.3.6电荷耦合成像器件应用8.4CMOS图像传感器8.4.1CMOS成像器件的像敏单元结构与工作原理8.4.2CMOS成像器件的组成架构8.4.3CMOS与CCD图像器件的比较8.5红外焦平面阵列探测器8.5.1非制冷红外焦平面的结构与工作原理8.5.2红外成像与红外热像仪8.5.3典型的红外焦平面探测器8.5.4红外成像技术应用本章小结思考题与习题第9章光学信息变换9.1光学信息变换概述9.2几何光学方法的光学信息变换9.2.1物体尺寸信息的光学变换9.2.2位移信息的光学变换9.3物理光学方法的光学信息变换9.3.1干涉方法的光学信息变换9.3.2衍射方法的光学信息变换9.4时变光信息的调制9.4.1调制光优点9.4.2光信号调制基本原理9.4.3光调制方法9.4.4调制信号解调本章小结思考题与习题第10章微弱光电信号的探测与处理10.1直接探测与外差探测10.1.1直接探测10.1.2光频外差探测10.2微弱光电信号前置放大器的设计10.2.1放大器的噪声模型与等效输入噪声10.2.2噪声系数10.2.3光电探测器与前置放大器耦合网络的设计原则10.2.4低噪声前置运放的选用10.2.5低噪声放大器设计原则与方法10.3微弱光电信号的探测与处理10.3.1微弱光电信号的检测10.3.2窄带滤波法10.3.3相关检测法10.3.4锁定放大器10.3.5取样积分法10.3.6光子计数器本章小结思考题与习题第11章典型的光电检测系统11.1空间光通信捕获、跟踪、瞄准系统11.1.1空间光通信系统11.1.2ATP系统构成11.1.3共轴双检测ATP系统11.1.4ATP系统关键参数11.2基于光电鼠标芯片的物体运动状态测量系统11.2.1光电鼠标工作原理及构成11.2.2光电鼠标主要技术参数11.2.3基于光电鼠标传感器的运动物体无接触检测11.3用于三维复合精细成像的双CCD交会测量11.3.1CCD光电信号的二值化处理与数据采集11.3.2双CCD交会测量的系统构成11.3.3双CCD交会测量的基本原理11.3.4用于三维精细成像的双CCD交会测量系统设计11.4时域分布式光纤测温系统11.4.1拉曼散射型分布式光纤测温系统工作原理11.4.2拉曼散射型分布式光纤测温系统设计11.5基于红外传感器的气体浓度检测系统11.5.1红外吸收检测原理11.5.2红外吸收型CO2气体检测系统的设计11.5.3系统的定标11.6光电火控系统11.6.1光电火控系统构成及工作原理11.6.2光电测距装置11.6.3光电测角装置11.6.4监视及捕捉装置11.6.5火控计算机本章小结思考题与习题参考文献

《光电技术/高等院校电子信息与电气学科系列规划教材》系统地介绍了光电技术的基础理论、光电探测器的工作原理、特性参数、典型器件和典型应用。主要内容包括：辐射度与光度学基础、光电探测器理论基础、光电探测器常用光源、光电导探测器、光伏探测器、光电子发射探测器、热探测器、光电图像传感器、光学信号变换、光电信号探测技术和光电探测系统典型应用。本书可以作为高等院校本科光电信息科学与工程、光电信息工程、测控技术与仪器、应用物理、电子科学与技术、电子信息科学与技术等专业本科生及研究生教材，也可供其他相关专业师生和工程技术人员参考。