光電技術

第0章緒論

0.1光電技術及其研究內(nèi)容

0.2光電信息系統(tǒng)

0.3光電技術的應用及發(fā)展趨勢

思考題與習題

第1章輻射度學與光度學基礎

1.1電磁輻射

1.1.1電磁波譜

1.1.2光輻射

1.1.3光的波粒二象性

1.1.4電磁輻射中立體角計算

1.2輻射度的基本物理量

1.3光度學基礎

1.3.1光度學的基本物理量

1.3.2光譜光視效率

1.3.3光譜光視效能

1.4輻射度學與光度學中的幾個基本定律

1.4.1朗伯余弦定律

1.4.2距離平方反比定律

1.4.3亮度守恒定律

1.5黑體輻射

1.5.1黑體輻射定律

1.5.2普朗克能量子假設

思考題與習題

第2章光電探測器的理論基礎

2.1半導體物理基礎

2.1.1晶體的能帶

2.1.2熱平衡下載流子的濃度

2.1.3半導體材料的光吸收效應

2.1.4半導體中的非平衡載流子

2.1.5半導體中載流子的擴散與漂移

2.2光電效應

2.2.1光電導效應

2.2.2光伏效應

2.2.3光電子發(fā)射效應

2.3光電探測器的噪聲

2.4光電探測器的特性參數(shù)

思考題與習題

第3章光電探測中的常見光源

3.1光源的基本特性參數(shù)

3.1.1輻射效率和發(fā)光效率

3.1.2光譜功率分布

3.1.3空間光強分布

3.1.4光源的色溫

3.1.5光源的顏色

3.2熱輻射光源

3.2.1太陽

3.2.2黑體模擬器

3.2.3白熾燈與鹵鎢燈

3.3氣體放電光源

3.3.1汞燈

3.3.2鈉燈

3.3.3氙燈

3.3.4空心陰極燈

3.3.5氘燈

3.4激光器

3.4.1激光器的工作原理

3.4.2激光的特性

3.4.3激光器的類型

3.5發(fā)光二極管

3.5.1發(fā)光二極管的原理與結(jié)構

3.5.2發(fā)光二極管的基本特性參數(shù)

3.5.3幾種常用發(fā)光二極管

3.5.4發(fā)光二極管驅(qū)動電路

3.5.5發(fā)光二極管的應用

思考題與習題

第4章光電導探測器

4.1光電導探測器的原理與結(jié)構

4.1.1光電導探測器的原理

4.1.2光電導增益

4.1.3光敏電阻的結(jié)構

4.2光敏電阻的基本特性參數(shù)

4.2.1光電特性

4.2.2光電導靈敏度

4.2.3溫度特性

4.2.4響應時間

4.2.5光譜特性

4.2.6伏安特性

4.2.7前歷效應

4.2.8噪聲特性

4.3典型光敏電阻

4.3.1本征光電導探測器

4.3.2雜質(zhì)型光電導探測器

4.3.3多晶光電導探測器

4.4光敏電阻的偏置電路

4.4.1光敏電阻的微變等效電路

4.4.2基本偏置電路

4.4.3恒流偏置電路

4.4.4恒壓偏置電路

4.4.5恒功率偏置電路

4.5光電導探測器的應用

4.5.1聲光自動控制電路

4.5.2照明燈自動控制電路

4.5.3火焰報警電路

4.5.4照相機自動曝光控制電路

思考題與習題

第5章光伏探測器

5.1光電池

5.1.1硅光電池的工作原理與基本結(jié)構

5.1.2硅光電池的基本特性參數(shù)

5.1.3幾種常用的光電池

5.1.4光電池的偏置電路

5.1.5光電池的應用

5.2光敏二極管

5.2.1硅光敏二極管的工作原理與基本結(jié)構

5.2.2硅光敏二極管的基本特性

5.2.3常用光敏二極管

5.2.4光敏二極管的偏置電路

5.2.5光敏二極管的應用

5.3光敏晶體管

5.3.1硅光敏晶體管的工作原理與基本結(jié)構

5.3.2硅光敏晶體管的基本特性

5.3.3常用光敏晶體管

5.3.4光敏晶體管的應用

5.4PIN光敏二極管

5.4.1PIN光敏二極管的結(jié)構與工作原理

5.4.2PIN光敏二極管的主要特性參數(shù)

5.4.3典型的PIN光敏二極管及其應用

5.5雪崩光敏二極管

5.5.1雪崩光敏二極管的原理

5.5.2達通型雪崩光敏二極管的結(jié)構、電場、電荷分布

5.5.3雪崩光敏二極管的主要特性參數(shù)

5.5.4典型的雪崩光敏二極管及其應用

5.6色敏探測器

5.6.1色敏探測器的結(jié)構與工作原理

5.6.2色敏探測器的檢測電路

5.6.3色敏探測器的短路電流比—波長特性

5.6.4兩種色敏探測器

5.6.5色敏探測器的應用

5.7位置敏感探測器

5.7.1位置敏感探測器的工作原理

5.7.2位置敏感探測器的檢測電路

5.7.3位置敏感探測器的主要特性參數(shù)

5.7.4幾種常用位置敏感探測器

5.7.5位置敏感探測器的應用

5.8象限探測器

5.8.1象限探測器原理

5.8.2四象限探測器的空間分辨率

5.8.3四象限探測器的信號處理電路

5.8.4四象限探測器的特性參數(shù)

5.8.5四象限探測器的應用

5.9光電耦合器件

5.9.1光電耦合器件的工作原理與結(jié)構

5.9.2光電耦合器件的特性參數(shù)

5.9.3光電耦合器件的應用

思考題與習題

第6章光電子發(fā)射探測器

6.1光電陰極

6.2光電倍增管的原理與結(jié)構

6.2.1光電倍增管的工作原理

6.2.2光電倍增管的結(jié)構

6.3光電倍增管的主要特性參數(shù)

6.4光電倍增管的工作電路

6.4.1高壓供電電路

6.4.2信號輸出電路

6.5光電倍增管的應用

6.5.1分光光度計

6.5.2醫(yī)療器械

6.5.3生物技術

6.5.4石油測井

6.5.5環(huán)境測量

6.5.6工業(yè)測量

6.5.7固體表面分析

思考題與習題

第7章熱探測器

7.1熱探測器基本原理

7.1.1溫度變化方程

7.1.2熱探測器件的最小可探測功率

7.2熱電偶與熱電堆探測器

7.2.1熱電偶的工作原理

7.2.2熱電偶的主要特性參數(shù)

7.2.3熱電堆的結(jié)構、工作原理與特性參數(shù)

7.2.4熱電偶與熱電堆的應用

7.3熱敏電阻探測器

7.3.1熱敏電阻探測器的基本原理與結(jié)構

7.3.2熱敏電阻探測器的主要特性參數(shù)

7.3.3熱敏電阻的應用

7.4熱釋電探測器

7.4.1熱釋電器件的基本原理

7.4.2熱釋電探測器的主要特性參數(shù)

7.4.3常用的熱釋電探測器材料

7.4.4熱釋電探測器的應用

思考題與習題

第8章光電圖像探測器

8.1像管

8.1.1像管的基本原理與結(jié)構

8.1.2像管的主要特性參數(shù)

8.1.3紅外變像管

8.1.4像增強管

8.1.5像管的應用

8.2真空攝像管

8.2.1光電導式攝像管

8.2.2光電發(fā)射式攝像管

8.3電荷耦合器件

8.3.1電荷耦合器件的工作原理

8.3.2電荷耦合器件的主要特性參數(shù)

8.3.3電荷耦合成像器件

8.3.4電荷耦合成像器件的驅(qū)動方法

8.3.5常用的線陣CCD成像器件

8.3.6電荷耦合成像器件的應用

8.4CMOS圖像傳感器

8.4.1CMOS成像器件的像敏單元的結(jié)構與工作原理

8.4.2CMOS成像器件的組成架構

8.4.3CMOS與CCD圖像器件的比較

8.5紅外焦平面陣列探測器

8.5.1非制冷紅外焦平面的結(jié)構和工作原理

8.5.2紅外成像與紅外熱像儀

8.5.3典型的紅外焦平面探測器

8.5.4紅外成像技術的應用

思考題與習題

第9章光學信息變換

9．1光學信息變換簡介

9.2幾何光學方法的光學信息變換

9.2.1物體尺寸信息的光學變換

9.2.2位移信息的光學變換

9.3物理光學方法的光學信息變換

9.3.1干涉方法的光學信息變換

9.3.2衍射方法的光學信息變換

9.4時變光信息的調(diào)制

9.4.1調(diào)制光的優(yōu)點

9.4.2光信號調(diào)制的基本原理

9.4.3光調(diào)制的方法

9.4.4調(diào)制信號的解調(diào)

思考題與習題

第10章微弱光電信號的探測與處理

10.1直接探測與外差探測

10.1.1直接探測

10.1.2光頻外差探測

10.2微弱光電信號前置放大器的設計

10.2.1放大器的噪聲模型與等效輸入噪聲

10.2.2噪聲系數(shù)與最佳源電阻

10.2.3光電探測器與前置放大器耦合網(wǎng)絡的設計原則

10.2.4低噪聲前置運放的選用

10.2.5低噪聲放大器設計原則與方法

10.3微弱光電信號的探測與處理

10.3.1微弱光電信號的檢測

10.3.2窄帶濾波法

10.3.3相關檢測法

10.3.4鎖定放大器

10.3.5取樣積分法

10.3.6光子計數(shù)器

思考題與習題

第11章光電探測系統(tǒng)應用實例分析

11.1空間光通信捕獲、跟蹤、瞄準系統(tǒng)

11.1.1空間光通信系統(tǒng)

11.1.2ATP系統(tǒng)構成

11.1.3共軸雙檢測ATP系統(tǒng)

11.1.4ATP系統(tǒng)關鍵參數(shù)和技術考慮

11.2基于光電鼠標芯片的物體運動狀態(tài)測量系統(tǒng)

11.2.1光電鼠標的工作原理和構成

11.2.2光電鼠標的主要技術參數(shù)

11.2.3基于光電鼠標傳感器的運動物體的無接觸檢測

11.3用于三維復合精細成像的雙CCD交會測量

11.3.1CCD光電信號的二值化處理與數(shù)據(jù)采集

11.3.2雙CCD交會測量系統(tǒng)的構成

11.3.3雙CCD交會測量的基本原理

11.3.4用于三維精細成像的雙CCD交會測量系統(tǒng)設計

11.4時域分布式光纖測溫系統(tǒng)

11.4.1拉曼散射型分布式光纖測溫系統(tǒng)的工作原理

11.4.2拉曼散射型分布式光纖測溫系統(tǒng)的設計

11.5基于紅外傳感器的氣體濃度檢測系統(tǒng)

11.5.1紅外吸收檢測原理

11.5.2紅外吸收型CO2氣體檢測系統(tǒng)的設計

11.5.3系統(tǒng)的定標

11.6光電火控系統(tǒng)

11.6.1光電火控系統(tǒng)的構成和工作原理

11.6.2光電測距裝置

11.6.3光電測角裝置

11.6.4監(jiān)視及捕捉裝置

11.6.5火控計算機

思考題與習題

參考文獻