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绪论1

一、光电技术的发展1

二、光电信息系统1

三、光电技术和光电检测3

四、光电技术的特点、应用和发展4

第一章 光电器件的物理基础5

第一节 光辐射的概念和量度学中的参量5

一、电磁波谱和光子能量公式5

二、辐射量和光度量6

三、辐射量和光度量之间的换算7

四、朗伯余弦定律9

第二节 半导体的基础知识10

一、能带理论10

二、半导体对光的吸收11

第三节 光电器件的物理效应12

一、光子效应12

二、光热效应22

思考题与习题24

第二章 光电探测器件25

第一节 光电探测器的基本特性25

一、光电探测器的基本性能参数25

二、光电探测器的噪声27

第二节 光电导探测器件29

一、光电导探测器的原理、分类和基本结构29

二、光敏电阻的主要特性31

三、光敏电阻的微变等效电路34

四、光电导探测器的特点和应用34

五、使用要点35

第三节 光伏探测器件36

一、硅光电池36

二、硅光敏二极管37

三、硅光敏晶体管38

四、PIN光敏二极管39

五、雪崩光敏二极管40

六、结型光电器件的特性和参数41

七、使用要点44

第四节 光电倍增管46

一、电真空光电倍增管46

二、固态硅光电倍增管53

第五节 光电组合器件56

一、阵列式探测器56

二、光电位敏传感器58

三、光耦合器60

思考题与习题61

第三章 光电成像器件63

第一节 像管63

一、像管的结构和原理63

二、变像管64

三、图像增强管64

第二节 摄像管66

一、摄像管的主要参量66

二、光电导式摄像管（视像管）67

三、光电发射式摄像管69

第三节 固体摄像器件71

一、电荷耦合器件（CCD）71

二、CMOS图像传感器76

三、接触式图像传感器（CIS）79

思考题与习题80

第四章 发光和显像器件81

第一节 发光器件81

一、激光器81

二、半导体发光二极管81

三、有机发光二极管（OLED）84

第二节 显像器件和发光显示阵列86

一、显示器的性能参数87

二、电真空阴极射线管型显示器87

三、发光二极管显示屏88

四、液晶显示器件90

五、等离子体显示器93

六、有机发光显示器95

思考题与习题99

第五章 光控制器件100

第一节 非光量光调制器件100

一、光调制的类型100

二、电光调制器101

三、声光调制和偏转器104

四、磁光调制和隔离器件108

第二节 空间光调制器110

一、空间光调制器的基本概念110

二、常用的空间光调制器113

第三节 光放大器115

一、光放大器简述115

二、常用的光放大器116

思考题与习题119

第六章 热电探测和成像器件120

第一节 热电探测器的热力学特性120

一、热流方程120

二、热电探测器件的共性121

三、红外探测器的分类和性能指标122

第二节 热电探测器123

一、温差电偶与温差电堆123

二、测辐射热计125

三、热释电器件127

第三节 红外成像器件130

一、热释电摄像管130

二、红外焦平面探测器件131

思考题与习题135

第七章 光电检测电路的分析和设计137

第一节 光电检测电路的静态设计137

一、光电检测器件的选择要点137

二、恒流源型光电器件输入电路的静态计算140

三、光伏型光电器件输入电路的静态计算144

四、可变电阻型光电器件输入电路的静态计算147

五、检测器件和放大电路的连接149

第二节 光电检测电路的动态设计150

一、输入电路动态工作状态的计算150

二、光电检测电路的频率特性152

第三节 光电检测电路的噪声估算157

一、检测电路的噪声等效处理157

二、典型光电检测电路的噪声估算159

三、前置放大器的应用实例160

思考题与习题161

第八章 非相干光信号的几何变换光电方法165

第一节 非相干光的直接探测166

一、非相干光直接探测的基本原理和特性166

二、点位型时变光信号的直接探测168

第二节 时变光信号的调制和解调174

一、调制和解调的基本概念174

二、典型调制的原理和光学调制175

三、调制信号的解调178

第三节 光电扫描技术180

一、光电扫描的基本原理和分类180

二、典型的扫描方法和扫描装置183

三、光电扫描技术的应用实例185

第四节 简单光学目标的空间定位和光电准直186

一、简单光学目标的空间定位186

二、光电准直技术191

第五节 光电一维尺寸测量方法193

一、光电瞄准和扫描测长技术193

二、线阵CCD的一维尺寸测量197

第六节 光电二维平面图像测量方法199

一、光电二维扫描检测199

二、电视图像测量201

第七节 光电三维立体图像测量方法206

一、轴向距离测量206

二、表面形状的三维测量207

三、宏观实体的三维测量210

第八节 光电编码技术212

一、光电编码器212

二、条形码和扫描识别214

第九节 非相干光空间频谱分析技术217

一、二维空间光频谱和空间滤波技术218

二、光学传递函数和光学系统的质量评估221

思考题与习题223

第九章 相干光信号的物理变换光电方法225

第一节 相干光信息和外差探测225

一、光学干涉和相干光信息分类225

二、光学外差探测228

第二节 相干光的相位调制和检测233

一、单频光相位调制和条纹检测233

二、单频光波面的相位调制和干涉图分析239

三、二次相位调制和干涉图的动态检测240

第三节 相干光的频率调制和检测243

一、运动差频的形成和差频检测243

二、固定频移的频率调制和外差检测248

三、直接光频调制和外差检测250

第四节 相干光平面图样和三维形状检测254

一、衍射图样的光电分析法254

二、散斑图样的光电测量法256

三、相干光三维形状测量方法260

第五节 光纤通信和传感的信号变换方法262

一、光纤特性262

二、光纤通信的原理和信号变换263

三、光纤传感的原理和信号变换265

第六节 光电光谱分析法268

一、经典光谱技术268

二、激光光谱技术273

第七节 相干光空间频谱分析技术275

一、相干光空间频谱分析简介275

二、光电混合实时相干光处理277

第八节 弱光信号探测279

一、锁相放大弱光信号检测280

二、取样积分弱光信号检测282

三、光子计数弱光信号检测284

四、弱光信号的其他探测方法285

思考题与习题287

第十章 光电信息应用系统和前沿技术289

第一节 微光和单光子计数成像应用技术289

一、微光成像系统289

二、单光子计数探测和成像系统291

第二节 光纤传感应用系统294

一、光纤光栅和应用系统294

二、分布式光纤传感系统和应用298

第三节 光电精密测量应用系统303

一、激光精密测量系统303

二、双目体视三维测量仪305

第四节 光电图文信息处理应用系统309

一、数码相机309

二、光盘存储313

第五节 前沿科学技术中的光电技术318

一、激光光镊及其捕获和操控技术318

二、微光机电系统及其应用321

第六节 太赫兹技术和应用324

一、太赫兹波的特点324

二、太赫兹波的产生325

三、太赫兹波的探测327

四、典型的太赫兹波应用系统330

思考题与习题332

参考文献334