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第1章 概论1

1.1 光电技术及探测器1

1.2 军用光电系统的特点、结构与应用4

1.3 机载光电系统设备的现状、特点与发展趋势5

1.3.1 军用红外光电系统的分类5

1.3.2 军用红外光电系统的基本构成6

1.3.3 军用红外光电系统及其发展趋势8

1.3.4 军用红外光电系统需要解决的问题10

第2章 红外辐射及传输11

2.1 红外辐射的度量与计算11

2.1.1 基本辐射量11

2.1.2 各辐射量间的关系15

2.1.3 朗伯源（Lambert）及其辐射特性18

2.2 红外辐射规律21

2.2.1 热辐射与红外辐射21

2.2.2 辐射与物质的相互作用22

2.2.3 基尔霍夫定律23

2.2.4 黑体模型与实验曲线24

2.2.5 普朗克定律26

2.2.6 斯特芬—玻耳兹曼定律28

2.2.7 维恩位移定律和最大辐射度定律28

2.2.8 非黑体辐射规律29

2.2.9 黑体辐射计算及函数表34

2.3 目标与背景的辐射特性36

2.3.1 目标辐射特性36

2.3.2 背景辐射43

2.3.3 空中目标反射辐射特性44

2.4 红外辐射的大气传输52

2.4.1 大气的结构和组成52

2.4.2 大气的衰减54

2.4.3 大气的吸收衰减55

2.4.4 大气的散射衰减57

2.4.5 能见距59

附录 黑体辐射函数表60

习题65

第3章 红外探测器67

3.1 红外探测器发展概述67

3.2 红外探测器的物理基础68

3.2.1 半导体中光子的吸收68

3.2.2 外光电效应70

3.2.3 内光电效应71

3.2.4 热探测器对光的吸收72

3.3 红外探测器的性能参数74

3.3.1 响应率74

3.3.2 噪声等效功率NEP74

3.3.3 探测率D75

3.3.4 比探测率D75

3.3.5 响应时间τ76

3.3.6 光谱灵敏度76

3.3.7 量子效率76

3.4 红外探测器的分类及工作原理77

3.4.1 光电子发射探测器77

3.4.2 热释电探测器79

3.4.3 光电导探测器理论82

3.4.4 光伏探测器92

3.4.5 光伏器件理论97

3.5 单光子红外探测113

3.6 探测器的选择117

3.7 红外探测器的使用温度与制冷117

习题122

第4章 量子阱红外探测器124

4.1 简介124

4.2 量子阱红外光电探测器的基本原理126

4.3 量子阱中态的改变129

4.3.1 束缚态到束缚态跃迁（B-BQWIP）129

4.3.2 束缚态到连续态跃迁（B-CQWIP）130

4.3.3 束缚态到准束缚态跃迁（B-DBQWIP）135

4.4 超晶格量子阱红外探测器135

4.5 多波长的量子阱红外探测器138

4.6 量子点（Quantum Dot）红外探测器139

4.7 量子阱探测器的光耦合141

4.7.1 耦合的原因141

4.7.2 耦合的方式145

习题147

第5章 噪声148

5.1 红外探测器中的噪声148

5.1.1 热噪声148

5.1.2 产生－复合噪声149

5.1.3 1/f噪声149

5.1.4 放大器噪声151

5.1.5 总噪声151

5.1.6 背景噪声与背景极限探测率152

5.2 量子阱红外探测器的噪声154

5.2.1 光导型量子阱探测器的噪声154

5.2.2 光伏型量子阱探测器的噪声155

5.3 红外系统噪声156

5.4 探测器噪声的量子理论157

5.4.1 基本概念157

5.4.2 散粒噪声的表示158

习题164

第6章 红外光学系统与光学材料165

6.1 概述165

6.1.1 红外汇聚光学系统165

6.1.2 红外光学系统与可见光学系统的区别166

6.1.3 红外光学系统的设计要求168

6.2 红外光学系统的参数168

6.2.1 光阑168

6.2.2 入瞳168

6.2.3 相对孔径169

6.2.4 视场与视场角170

6.3 像差171

6.4 红外光学系统的分类172

6.5 红外辐射的光学调制175

6.5.1 光学调制175

6.5.2 调制盘的光学调制175

6.6 红外材料181

6.6.1 红外辐射材料181

6.6.2 红外透光材料182

6.6.3 红外窗口191

6.6.4 负折射材料197

习题199

第7章 红外成像跟踪200

7.1 红外热成像系统200

7.1.1 基本概念200

7.1.2 光学机械扫描成像系统201

7.1.3 电子扫描成像系统202

7.1.4 固体自扫描成像系统204

7.2 成像系统的基本技术参数207

7.3 成像系统的性能208

7.3.1 红外热成像系统的静态特性208

7.3.2 视距估算中应考虑的主要因素212

7.3.3 热成像系统的视距估算214

7.4 成像跟踪系统214

7.4.1 成像跟踪系统的组成结构214

7.4.2 成像跟踪系统的工作原理215

7.5 量子成像221

7.5.1 经典成像分辨率极限221

7.5.2 横向分辨率221

7.5.3 纵向分辨率223

习题223

第8章 方位探测与搜索系统225

8.1 概述225

8.1.1 方位探测系统与搜索跟踪系统间的关系225

8.1.2 方位探测系统的分类225

8.2 L形方位探测系统的工作原理227

8.2.1 光点扫描圆227

8.2.2 基准信号的产生228

8.2.3 目标方位信息的产生229

8.2.4 方位信号的提取231

8.3 扫描搜索系统235

8.3.1 搜索系统的功用235

8.3.2 对搜索系统的基本要求236

8.3.3 红外搜索系统的组成237

8.3.4 红外搜索系统的信号形式和工作原理237

习题238

第9章 红外系统的作用距离与红外隐身239

9.1 点目标探测系统作用距离239

9.1.1 方位探测系统的作用距离239

9.1.2 搜索侦察系统的作用距离243

9.1.3 跟踪系统的作用距离243

9.1.4 热像仪对点目标的视距244

9.2 面源探测红外系统的作用距离245

9.3 虚警概率与探测概率246

9.4 红外隐身249

9.4.1 红外隐身技术249

9.4.2 红外隐身和可见光学隐身方案250

9.5 红外隐身模型分析与数值计算253

9.5.1 大气传输模型计算253

9.5.2 红外传感器探测距离模型计算257

9.6 红外隐身效果评估259

9.6.1 光电隐身性能的表征259

9.6.2 光电隐身效果评估方法259

9.6.3 红外隐身性能评估模型260

参考文献263