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第1章 光学基础知识与光辐射1

1.1光的波粒二象性2

1.1.1光子的波动性2

1.1.2光子的粒子性3

1.2光的电磁理论3

1.2.1电磁波的性质3

1.2.2电磁波谱5

1.2.3麦克斯韦方程组6

1.3光的传播规律8

1.3.1光的反射和折射8

1.3.2光的干涉8

1.3.3光的衍射10

1.3.4光的偏振11

1.4辐射度学和光度学基础12

1.4.1辐射量12

1.4.2光度量15

1.5黑体热辐射的基本定律16

1.5.1平衡热辐射16

1.5.2基尔霍夫定律16

1.5.3绝对黑体（黑体）16

1.5.4斯忒潘-玻尔兹曼定律17

1.5.5维恩位移定律18

1.5.6瑞利-金斯公式18

1.5.7普朗克定律18

习题20

第2章 激光基本原理21

2.1相干性的光子描述22

2.1.1光子的基本性质22

2.1.2光子的相干性和光子简并度22

2.1.3光子的相干性和光子简光度25

2.2激光的形成和基本特征26

2.2.1光的受激辐射基本概念26

2.2.2光的受激辐射放大29

2.3光的自激振荡30

2.3.1自激振荡概念30

2.3.2激光振荡条件31

2.4光学谐振腔和高斯光束32

2.4.1光学谐振腔及其分类32

2.4.2光学谐振腔稳定条件33

2.4.3高斯光束的基本性质38

2.4.4基模高斯光束的特征参数42

2.4.5高斯光束的变换规律43

2.5不同工作物质的激光器48

2.5.1固体激光器48

2.5.2气体和液体激光器49

2.5.3半导体激光器54

2.5.4自由电子激光器54

习题56

第3章 光束的调制和扫描58

3.1光束调制原理59

3.1.1振幅调制59

3.1.2频率调制和相位调制59

3.1.3强度调制60

3.1.4脉冲调制61

3.1.5脉冲编码调制61

3.2电光调制62

3.2.1晶体光学基础62

3.2.2光在电光晶体中的传播63

3.2.3电光调制66

3.2.4电光波导调制70

3.2.5设计电光调制器应该考虑的问题70

3.3声光调制71

3.3.1光波在声光晶体中的传播71

3.3.2声光调制的工作原理72

3.3.3声光波导调制器73

3.3.4设计声光调制器应考虑的问题74

3.4磁光调制74

3.4.1磁光体调制器75

3.4.2磁光波导调制器75

3.5直接调制76

3.6光束扫描技术77

3.6.1机械扫描77

3.6.2电光扫描78

3.6.3声光扫描79

3.7空间光调制器80

3.7.1泡克耳读出光调制器80

3.7.2液晶空间光调制器82

习题84

第4章 光辐射探测原理和器件85

4.1光电探测的基本物理效应86

4.1.1外光电效应86

4.1.2内光电效应87

4.1.3光热效应的一般规律89

4.1.4光电转换定律92

4.2光电探测器的性能参数93

4.2.1光电探测器的响应特性93

4.2.2光电探测器的噪声特性95

4.2.3光电探测器的量子效率96

4.2.4光电探测器的其他参数97

4.3光敏电阻97

4.3.1光敏电阻的结构与原理97

4.3.2光敏电阻的应用100

4.4光电池100

4.4.1光电池的结构与特性100

4.4.2光电池的应用103

4.5光电二极管105

4.5.1光电二极管的结构和特性105

4.5.2光电二极管的应用109

4.6其他光电管109

4.6.1光电管109

4.6.2光电倍增管111

4.6.3 PIN管112

4.6.4雪崩光电二极管113

4.6.5光电三极管115

4.6.6常见半导体光电器件的应用选择117

4.7热释电探测器118

4.7.1热释电探测器的工作原理和结构118

4.7.2热释电探测器的特性123

4.7.3热释电器件的类型125

4.7.4热释电探测器的应用127

4.8直接探测系统的性能分析127

4.8.1光电探测器的平方律特性128

4.8.2信噪比性能分析129

4.8.3直接探测系统的探测极限130

4.8.4其他参数132

4.9光频外差探测的基本原理132

4.9.1光外差原理132

4.9.2基本特性133

4.9.3光频外差探测的相位条件135

习题139

第5章 光纤通信技术141

5.1光纤基本知识142

5.1.1光纤的发明和发展142

5.1.2光纤的基本工作原理和结构143

5.1.3光纤的分类143

5.1.4光纤的制造145

5.1.5光纤通信系统147

5.2光在光纤波导中的传播148

5.2.1光纤原理的几何光学描述148

5.2.2光纤中的电磁波150

5.2.3阶跃折射率光纤中的传导模式153

5.2.4渐变折射率光纤中的传导模式158

5.3光纤的损耗与色散160

5.3.1光纤中的损耗160

5.3.2吸收损耗161

5.3.3散射损耗162

5.3.4外部损耗162

5.3.5光纤通信波段163

5.3.6光纤中损耗的测量163

5.3.7光纤中的色散164

5.3.8常用单模光纤166

5.4光通信器件168

5.4.1光源168

5.4.2光探测器172

5.4.3光放大器172

5.4.4光纤连接器和光纤耦合器175

5.4.5其他光通信器件177

习题178

第6章 光电成像系统181

6.1光电成像系统概述182

6.2固体摄像器件的分类及性能183

6.2.1电荷耦合摄像器件183

6.2.2电荷耦合摄像器件的特性参数191

6.2.3互补金属氧化物半导体图像传感器CMOS196

6.2.4红外焦平面器件200

6.3红外成像技术202

6.3.1红外成像的基本原理203

6.3.2红外成像器件的参数207

6.3.3典型的红外光学系统209

6.4光学成像系统和光学传递函数211

6.4.1光学传递函数（OTF）212

6.4.2调制传递函数（MTF）215

6.4.3光学成像系统总体性能评价和分析217

习题221

第7章 电光转换现象与发光及图像显示器件223

7.1发光二极管224

7.1.1发光二极管的工作原理及结构224

7.1.2发光二极管的特性及技术225

7.1.3 LED的应用领域229

7.2液晶显示器（LCD）230

7.2.1液晶显示器的分类和特性230

7.2.2 TFT液晶显示器的物理结构和工作原理233

7.2.3 TFT液晶显示器的制造工艺234

7.2.4液晶显示器的性能及光学特性240

7.3等离子体显示器（PDP）242

7.3.1等离子体的产生及等离子体显示器的发展历史242

7.3.2等离子体显示器的分类及AC-PDP的工作原理243

7.3.3等离子体显示器的特性和应用247

7.4有机电致发光显示器248

7.4.1有机电致发光显示器的发展历史248

7.4.2有机电致发光显示器的发光原理250

7.4.3有机电致发光显示器的材料252

7.4.4有机电致发光显示器的性能参数254

7.4.5有机电致发光显示器的制备过程256

7.5其他显示技术259

7.5.1场致发射平板显示器259

7.5.2立体显示技术267

习题271

第8章 光电子技术应用举例272

8.1光电成像系统的应用273

8.1.1线阵CCD的应用273

8.1.2面阵CCD和CMOS的应用273

8.1.3红外成像系统的应用274

8.2 CCD摄像机和数码相机274

8.2.1 CCD摄像机274

8.2.2数码相机275

8.3光盘存储276

8.3.1分类与信息存储277

8.3.2 DVD与CD的区别278

8.4全息技术应用279

8.4.1全息干涉测量279

8.4.2全息存储280

8.4.3全息三维显示281

8.4.4全息光学元件282

8.5光纤通信283

8.5.1光纤通信系统结构283

8.5.2光纤到户285

8.6激光印刷286

8.6.1激光照排系统286

8.6.2激光打印机和复印机286

8.7激光加工288

8.7.1激光切割288

8.7.2激光打孔288

8.7.3激光焊接289

8.7.4激光热处理289

8.8激光雷达290

8.8.1激光大气遥感290

8.8.2激光测距293

8.9激光武器293

8.9.1激光武器的关键技术293

8.9.2机载和星载激光武器294

8.10激光医学应用294

8.10.1激光美容294

8.10.2激光近视治疗294

8.10.3激光碎石295

习题296

参考文献297