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第一章 光辐射物理基础1

§1.1 光辐射的度量1

§1.2 温度辐射与物体的辐射特性3

1.2.1 温度辐射与黑体辐射定律3

1.2.2 人工黑体及其辐射特性7

1.2.3 通用辐射源及其发光特性9

1.2.4 目标辐射与背景辐射10

§1.3 受激辐射与激光器11

1.3.1 受激辐射和吸收12

1.3.2 激光的形成及其特点12

1.3.3 常见激光器系统及其特性15

§1.4 辐射在传输媒质中的衰减20

1.4.1 表征辐射在媒质中衰减的物理量20

1.4.2 大气特性及其对辐射传输的影响21

1.4.3 材料对光辐射的反射、吸收和透射特性26

§1.5 辐射传输的电磁理论30

1.5.1 辐射在自由空间和均匀介质中的传播30

1.5.2 辐射在无限均匀导电媒质中的传播31

1.5.3 辐射在不连续媒质界面的传输33

1.5.4 高反射膜与增透膜34

§1.6 光辐射的调制37

1.6.1 调制的形式及其主要特性37

1.6.2 调制盘44

1.6.3 电光调制器53

1.6.4 声光调制器58

第二章 光辐射探测器61

§2.1 探测器的性能参数及测量61

2.1.1 探测器的性能参数61

2.1.2 探测器性能参数的测量66

§2.2 随机过程和探测器噪声67

2.2.1 噪声随机过程的描述及其统计性质68

2.2.2 随机过程的自相关函数及其功率谱71

2.2.3 高斯噪声和白噪声76

2.2.4 光电系统中常见噪声的产生机制80

2.2.5 探测器噪声的测量86

2.2.6 探测器噪声对探测器灵敏度的限制88

§2.3 光电检测的统计性质和响应过程91

2.3.1 光电检测的统计性质91

2.3.2 光电检测的泊松计数统计92

2.3.3 光电检测的条件泊松计数统计96

2.2.4 光电检测过程的时间统计97

2.2.5 光电检测过程的均值和方差99

§2.4 光电子发射探测器100

2.4.1 光电子发射与光电阴极100

2.4.2 光电二极管102

2.4.3 光电倍增管（PMT）105

2.4.4 通道电子倍增器和微通道板110

§2.5 半导体光电探测器113

2.5.1 光电导探测器（PC）113

2.5.2 光伏探测器（PV）121

§2.6 热探测器127

2.6.1 热探测器对光辐射的温度响应128

2.6.2 测辐射热电偶130

2.6.3 测辐射热敏电阻探测器132

2.6.4 热释电探测器134

§2.7 成象电荷耦合器件（CCD）137

2.7.1 电荷耦合器件的工作原理137

2.7.2 电荷耦合器件的主要性能参数139

第三章 光辐射直接检测与外差检测141

§3.1 直接检测141

3.1.1 光探测器的平方律特性141

3.1.2 直接检测系统的信噪比和灵敏度分析142

3.1.3 强度调制光的直接检测144

§3.2 外差检测145

3.2.1 外差检测的基本原理146

3.2.2 外差检测系统的信噪比和灵敏度分析146

3.2.3 光外差检测的条件151

3.2.4 三频外差检测154

3.2.5 外差检测与直接检测的性能比较157

第四章 光电检测信号的前置放大和滤波159

§4.1 前置放大电路和器件噪声159

4.1.1 放大器的噪声159

4.1.2 电路元件的噪声165

4.1.3 前置放大器的低噪声设计179

4.1.4 实用低噪声前置放大器184

§4.2 有源滤波器的构成和电路设计189

4.2.1 有源滤波器的传输函数190

4.2.2 二阶有源滤波器的构成方法193

4.2.3 二阶有源滤波器的电路设计194

第五章 光电信号的最佳检测200

§5.1 维纳滤波器200

5.1.1 维纳滤波器200

5.1.2 物理上可实现的维纳滤波器202

§5.2 匹配滤波器205

§5.3 相关检测208

5.3.1 相关检测的原理208

5.3.2 锁相放大器210

§5.4 积累检测217

5.4.1 积累检测的原理217

5.4.2 门积分器的原理分析223

5.4.3 采样积累器的使用参数226

5.4.4 多点积累检测229

§5.5 光电检测信号的最大后验估值236

5.5.1 最大后验概率（MAP）估值的原理236

5.5.2 多模接收机中的最大后验参量估值238

5.5.3 具有背景噪声的单色光场计数强度的MAP估值240

5.5.4 正弦强度调制的高斯相位角MAP估值240

5.5.5 正弦强度调制的频率MAP估值241

§5.6 光电检测信号的最大似然估值242

5.6.1 高斯信号的最大似然估值243

5.6.2 稳态光强的最大似然估值244

5.6.3 光电信号振幅的最大似然估值245

5.6.4 光电信号的相位估值—锁相环路246

§5.7 光子计数技术248

5.7.1 光子计数的原理248

5.7.2 光子计数系统的测量误差252

第六章 典型光电信号检测系统254

§6.1 测辐射计与温度探测系统254

§6.2 激光测距系统258

6.2.1 单脉冲激光测距仪258

6.2.2 重复脉冲激光测距259

6.2.3 连续波相位测距261

§6.3 方位探测、搜索跟踪系统264

6.3.1 搜索跟踪系统的距离方程264

6.3.2 跟踪系统中的位标器266

6.3.3 误差信号的提取267

§6.4 热成象系统269

6.4.1 热成象系统概述269

6.4.2 红外电荷耦合器件成象系统270

§6.5 激光多普勒测速系统273

§6.6 傅立叶变换红外光谱仪279

§6.7 光学多道分析器（OMA）283

6.7.1 多色仪284

6.7.2 硅靶光导摄象管及摄象机285

6.7.3 OMA系统的数据采集和处理288

参考文献291