目錄
序
第二版前言
第一版前言
緒論 1
0.1 光電系統(tǒng)和光電技術 1
0.2 光電技術研究及發(fā)展 4
0.3 本書編寫思路和內容安排 6
參考文獻 7
第一部分 光輻射源
第1章 光輻射源 10
1.1 輻射度學與光度學的基礎知識 10
1.1.1 光的基本概念 10
1.1.2 輻射度量 11
1.1.3 光度量 14
1.1.4 輻射度學和光度學中的兩個基本定律 16
1.2 半導體的基礎知識 17
1.2.1 能帶理論 18
1.2.2 熱平衡狀態(tài)下的載流子 20
1.2.3 半導體對光的吸收 22
1.2.4 非平衡狀態(tài)下的載流子 24
1.2.5 載流子的擴散與漂移 26
1.2.6 PN結 27
1.3 黑體輻射 29
1.3.1 基爾霍夫定律 29
1.3.2 普朗克輻射定律 30
1.3.3 維恩位移定律 31
1.3.4 斯蒂芬-玻爾茲曼定律 31
1.4 典型光輻射源 32
1.4.1 光源的基本特性參數(shù) 32
1.4.2 熱輻射光源 34
1.4.3 氣體放電光源 37
1.4.4 激光二極管 39
1.4.5 發(fā)光二極管 42
本章小結 44
習題與思考題 44
參考文獻 45
第二部分 光電探測器
第2章 光電探測器概述 48
2.1 半導體的光電效應 48
2.1.1 光電導效應 48
2.1.2 光伏效應 49
2.1.3 光電子發(fā)射效應 49
2.1.4 光電轉換的基本規(guī)律 51
2.2 光電探測器的噪聲 52
2.3 光電探測器的特性參數(shù) 55
本章小結 59
習題與思考題 59
參考文獻 60
第3章 光電導探測器 61
3.1 光電導探測器的基本原理 61
3.1.1 光電導探測器的分類 61
3.1.2 光照下的光電導響應過程 62
3.1.3 光電導探測器的基本原理和結構設計 63
3.2 光電導探測器的主要特性參數(shù) 66
3.3 光電導探測器的偏置電路 72
3.3.1 偏置電路的基本參數(shù)及直流輸出信號 72
3.3.2 幾種典型的偏置電路 73
3.4 光電導探測器的應用舉例 74
本章小結 75
習題與思考題 76
參考文獻 77
第4章 光伏探測器 78
4.1 光伏探測器的工作原理及特性 78
4.2 典型光伏探測器 82
4.2.1 硅光電池 82
4.2.2 硅光電二極管 85
4.2.3 硅光電三極管 87
4.2.4 PIN光電二極管 89
4.2.5 雪崩光電二極管 89
4.2.6* 紫外光電二極管 91
4.2.7* 碲鎘汞、碲錫鉛紅外光電二極管 92
4.3 光伏探測器的偏置電路 92
4.3.1 自偏置電路 92
4.3.2 零伏偏置電路 94
4.3.3 反向偏置電路 95
4.4 光伏探測器組合器件 98
4.4.1 半導體色敏器件 98
4.4.2 陣列式光電器件 100
4.4.3 象限式光電器件 100
4.4.4 光電位置探測器 101
4.4.5 光電耦合器 103
本章小結 104
習題與思考題 104
參考文獻 106
第5章 光電子發(fā)射探測器 107
5.1 光電陰極 107
5.2 光電管和光電倍增管的工作原理 110
5.2.1 光電管 110
5.2.2 光電倍增管 110
5.3 光電倍增管的主要特性參數(shù) 113
5.4 光電倍增管的工作電路及應用 120
5.4.1 高壓供電電路 120
5.4.2 信號輸出電路 122
5.4.3* 光電倍增管應用舉例 123
本章小結 126
習題與思考題 126
參考文獻 127
第6章 熱探測器 128
6.1 熱探測器的基本原理及特性 128
6.1.1 熱流方程及其解 128
6.1.2 熱探測器的共性分析 129
6.2 測輻射熱計 132
6.2.1 測輻射熱計的結構和原理 132
6.2.2 測輻射熱計的主要特性參數(shù) 132
6.2.3 測輻射熱計的應用 135
6.3 熱電偶和熱電堆 135
6.3.1 熱電偶的結構和工作原理 136
6.3.2 熱電偶的主要特性參數(shù) 138
6.3.3 熱電堆 139
6.3.4 熱電偶和熱電堆的應用 140
6.4 熱釋電探測器 141
6.4.1 熱釋電探測器的結構和原理 141
6.4.2 熱釋電探測器的主要特性參數(shù) 145
6.4.3* 快速熱釋電探測器 147
6.4.4 熱釋電探測器的應用 148
本章小結 148
習題與思考題 149
參考文獻 150
第7章 光電成像器件 151
7.1 光電成像器件概述 151
7.1.1 光電成像器件的分類 151
7.1.2 電視制式 152
7.2 直視型光電成像器件 153
7.2.1 像管的結構和工作原理 154
7.2.2 像管的主要特性參數(shù) 156
7.2.3 變像管 156
7.2.4 像增強器 158
7.3 電荷耦合器件 161
7.3.1 CCD結構和基本特性 161
7.3.2 CCD基本工作原理 162
7.3.3 CCD的主要特性參數(shù) 166
7.3.4 CCD攝像器件 168
7.3.5 CCD的發(fā)展趨勢 172
7.4 CMOS圖像傳感器 172
7.4.1 CMOS圖像傳感器的結構和工作原理 172
7.4.2 CMOS圖像傳感器的像素單元結構 173
7.4.3* CMOS圖像傳感器的主要特性參數(shù) 174
7.4.4 CMOS圖像傳感器與CCD的特性比較 176
7.5 特種光電成像器件 176
7.5.1 紅外焦平面陣列器件 176
7.5.2* 紫外固體成像器件 180
7.5.3* 增強型光電成像器件 181
本章小結 182
習題與思考題 183
參考文獻 183
第三部分 光電信號變換與處理
第8章 光學信號的調制和解調 186
8.1 光信號調制的概述 186
8.2 光信號調制的基本原理 187
8.2.1 連續(xù)波調制 187
8.2.2 脈沖調制 191
8.2.3 編碼調制 191
8.3 光信號調制的基本方法 192
8.3.1 光信號強度的調制 192
8.3.2 光信號相位的調制 201
8.3.3 光信號頻率的調制 203
8.3.4 光信號偏振的調制 206
8.4 調制信號的解調 208
8.4.1 直線律檢波 208
8.4.2 相敏檢波 209
8.4.3 鎖相環(huán)與調頻信號的解調 212
本章小結 213
習題與思考題 213
參考文獻 215
第9章 直接探測和相干探測 216
9.1 直接探測 216
9.1.1 直接探測的基本原理 216
9.1.2* 直接探測系統(tǒng)的視場和作用距離 218
9.1.3 直接探測的應用舉例 221
9.2 相干探測 229
9.2.1 相干探測的基本原理 229
9.2.2 相干探測的條件 232
9.2.3 相干探測的應用舉例 234
9.3* 探測方法的改進 239
9.3.1 平衡探測 239
9.3.2 光前置放大探測 240
本章小結 241
習題與思考題 241
參考文獻 244
第10章 光電檢測電路與信號處理 246
10.1 光電檢測電路的帶寬和頻率特性 246
10.1.1 光電檢測電路的基本結構及技術要求 246
10.1.2 光電檢測電路的帶寬 246
10.1.3 光電檢測電路的頻率特性分析與設計 248
10.2 光電檢測電路的低噪聲設計 251
10.2.1 前置放大器的噪聲 251
10.2.2 光電檢測電路的噪聲 254
10.2.3 光電檢測電路的噪聲估算 257
10.3* 微弱光電信號的檢測與處理 261
10.3.1 相關檢測理論 262
10.3.2 鎖定放大器 264
10.3.3 取樣積分器 267
10.3.4 光子計數(shù)器 270
本章小結 273
習題與思考題 274
參考文獻 276
第四部分 典型應用
第11章 典型光電系統(tǒng)的分析與設計 278
11.1 分布式光纖測溫系統(tǒng) 278
11.1.1 拉曼分布式光纖測溫系統(tǒng)的工作原理 278
11.1.2 實用的分布式光纖測溫系統(tǒng) 281
11.2 光譜測量系統(tǒng) 282
11.2.1 基于PMT的光譜輻射儀 282
11.2.2 光學多通道分析儀 283
11.2.3 傅里葉變換(紅外)光譜儀 285
11.3 斐索型移相干涉儀及其應用 288
11.3.1 斐索型移相干涉儀的基本光路和原理 288
11.3.2 激光移相干涉測試技術原理 289
11.3.3 斐索型移相干涉技術的典型應用 291
11.4 CCD尺寸測量系統(tǒng) 292
11.4.1 CCD玻璃管測控儀的系統(tǒng)設計及工作原理 292
11.4.2 CCD玻璃管測控儀的參量確定 293
11.5* 光電精確制導系統(tǒng) 297
11.5.1 紅外點源尋的制導系統(tǒng) 298
11.5.2 激光制導系統(tǒng) 301
11.6* 圖像測量技術及其應用 303
11.6.1 模擬圖像與數(shù)字圖像 303
11.6.2 圖像測量系統(tǒng)的組成 304
11.6.3 圖像測量系統(tǒng)的關鍵技術 304
11.6.4 典型圖像測量系統(tǒng)舉例 308
習題與思考題 310
參考文獻 310
附錄部分 習題與思考題答案及提示 311