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(shù) 1
0.2 光電技術(shù)研究及發(fā)展 4
0.3 本書編寫思路和內(nèi)容安排 6
參考文獻(xiàn) 7
第一部分 光輻射源
第1章 光輻射源 10
1.1 輻射度學(xué)與光度學(xué)的基礎(chǔ)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(xué)和光度學(xué)中的兩個基本定律 16
1.2 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)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(dǎo)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(kuò)散與漂移 26
1.2.6 PN結(jié) 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(jié) 44
習(xí)題與思考題 44
參考文獻(xiàn) 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(dǎo)體的光電效應(yīng) 48
2.1.1 光電導(dǎo)效應(yīng) 48
2.1.2 光伏效應(yīng) 49
2.1.3 光電子發(fā)射效應(yīng) 49
2.1.4 光電轉(zhuǎn)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(jié) 59
習(xí)題與思考題 59
參考文獻(xiàn) 60
第3章 光電導(dǎo)探測器 61
3.1 光電導(dǎo)探測器的基本原理 61
3.1.1 光電導(dǎo)探測器的分類 61
3.1.2 光照下的光電導(dǎo)響應(yīng)過程 62
3.1.3 光電導(dǎo)探測器的基本原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計 63
3.2 光電導(dǎo)探測器的主要特性參數(shù) 66
3.3 光電導(dǎo)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(dǎo)探測器的應(yīng)用舉例 74
本章小結(jié) 75
習(xí)題與思考題 76
參考文獻(xiàn) 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(dǎo)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(jié) 104
習(xí)題與思考題 104
參考文獻(xiàn) 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(yīng)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(yīng)用舉例 123
本章小結(jié) 126
習(xí)題與思考題 126
參考文獻(xiàn) 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(jié)構(gòu)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(yīng)用 135
6.3 熱電偶和熱電堆 135
6.3.1 熱電偶的結(jié)構(gòu)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(yīng)用 140
6.4 熱釋電探測器 141
6.4.1 熱釋電探測器的結(jié)構(gòu)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(yīng)用 148
本章小結(jié) 148
習(xí)題與思考題 149
參考文獻(xiàn) 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(jié)構(gòu)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(qiáng)器 158
7.3 電荷耦合器件 161
7.3.1 CCD結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和工作原理 172
7.4.2 CMOS圖像傳感器的像素單元結(jié)構(gòu) 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(qiáng)型光電成像器件 181
本章小結(jié) 182
習(xí)題與思考題 183
參考文獻(xiàn) 183
第三部分 光電信號變換與處理
第8章 光學(xué)信號的調(diào)制和解調(diào) 186
8.1 光信號調(diào)制的概述 186
8.2 光信號調(diào)制的基本原理 187
8.2.1 連續(xù)波調(diào)制 187
8.2.2 脈沖調(diào)制 191
8.2.3 編碼調(diào)制 191
8.3 光信號調(diào)制的基本方法 192
8.3.1 光信號強(qiáng)度的調(diào)制 192
8.3.2 光信號相位的調(diào)制 201
8.3.3 光信號頻率的調(diào)制 203
8.3.4 光信號偏振的調(diào)制 206
8.4 調(diào)制信號的解調(diào) 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(diào)頻信號的解調(diào) 212
本章小結(jié) 213
習(xí)題與思考題 213
參考文獻(xiàn) 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(yīng)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(yīng)用舉例 234
9.3* 探測方法的改進(jìn) 239
9.3.1 平衡探測 239
9.3.2 光前置放大探測 240
本章小結(jié) 241
習(xí)題與思考題 241
參考文獻(xiàn) 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(jié)構(gòu)及技術(shù)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(shè)計 248
10.2 光電檢測電路的低噪聲設(shè)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(guān)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(jié) 273
習(xí)題與思考題 274
參考文獻(xiàn) 276
第四部分 典型應(yīng)用
第11章 典型光電系統(tǒng)的分析與設(shè)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(xué)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(yīng)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(shù)原理 289
11.3.3 斐索型移相干涉技術(shù)的典型應(yīng)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(shè)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(dǎo)系統(tǒng) 297
11.5.1 紅外點源尋的制導(dǎo)系統(tǒng) 298
11.5.2 激光制導(dǎo)系統(tǒng) 301
11.6* 圖像測量技術(shù)及其應(yīng)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(guān)鍵技術(shù) 304
11.6.4 典型圖像測量系統(tǒng)舉例 308
習(xí)題與思考題 310
參考文獻(xiàn) 310
附錄部分 習(xí)題與思考題答案及提示 311