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序1

第二版前言1

第一版前言1

绪论1

0.1光电系统和光电技术1

0.2光电技术研究及发展4

0.3本书编写思路和内容安排6

参考文献7

第一部分 光辐射源10

第1章 光辐射源10

1.1辐射度学与光度学的基础知识10

1.1.1光的基本概念10

1.1.2辐射度量11

1.1.3光度量14

1.1.4辐射度学和光度学中的两个基本定律16

1.2半导体的基础知识17

1.2.1能带理论18

1.2.2热平衡状态下的载流子20

1.2.3半导体对光的吸收22

1.2.4非平衡状态下的载流子24

1.2.5载流子的扩散与漂移26

1.2.6 PN结27

1.3黑体辐射29

1.3.1基尔霍夫定律29

1.3.2普朗克辐射定律30

1.3.3维恩位移定律31

1.3.4斯蒂芬·玻尔兹曼定律31

1.4典型光辐射源32

1.4.1光源的基本特性参数32

1.4.2热辐射光源34

1.4.3气体放电光源37

1.4.4激光二极管39

1.4.5发光二极管42

本章小结44

习题与思考题44

参考文献45

第二部分 光电探测器48

第2章 光电探测器概述48

2.1半导体的光电效应48

2.1.1光电导效应48

2.1.2光伏效应49

2.1.3光电子发射效应49

2.1.4光电转换的基本规律51

2.2光电探测器的噪声52

2.3光电探测器的特性参数55

本章小结59

习题与思考题59

参考文献60

第3章 光电导探测器61

3.1光电导探测器的基本原理61

3.1.1光电导探测器的分类61

3.1.2光照下的光电导响应过程62

3.1.3光电导探测器的基本原理和结构设计63

3.2光电导探测器的主要特性参数66

3.3光电导探测器的偏置电路72

3.3.1偏置电路的基本参数及直流输出信号72

3.3.2几种典型的偏置电路73

3.4光电导探测器的应用举例74

本章小结75

习题与思考题76

参考文献77

第4章 光伏探测器78

4.1光伏探测器的工作原理及特性78

4.2典型光伏探测器82

4.2.1硅光电池82

4.2.2硅光电二极管85

4.2.3硅光电三极管87

4.2.4 PIN光电二极管89

4.2.5雪崩光电二极管89

4.2.6.紫外光电二极管91

4.2.7碲镉汞、碲锡铅红外光电二极管92

4.3光伏探测器的偏置电路92

4.3.1自偏置电路92

4.3.2零伏偏置电路94

4.3.3反向偏置电路95

4.4光伏探测器组合器件98

4.4.1半导体色敏器件98

4.4.2阵列式光电器件100

4.4.3象限式光电器件100

4.4.4光电位置探测器101

4.4.5光电耦合器103

本章小结104

习题与思考题104

参考文献106

第5章 光电子发射探测器107

5.1光电阴极107

5.2光电管和光电倍增管的工作原理110

5.2.1光电管110

5.2.2光电倍增管110

5.3光电倍增管的主要特性参数113

5.4光电倍增管的工作电路及应用120

5.4.1高压供电电路120

5.4.2信号输出电路122

5.4.3光电倍增管应用举例123

本章小结126

习题与思考题126

参考文献127

第6章 热探测器128

6.1热探测器的基本原理及特性128

6.1.1热流方程及其解128

6.1.2热探测器的共性分析129

6.2测辐射热计132

6.2.1测辐射热计的结构和原理132

6.2.2测辐射热计的主要特性参数132

6.2.3测辐射热计的应用135

6.3热电偶和热电堆135

6.3.1热电偶的结构和工作原理136

6.3.2热电偶的主要特性参数138

6.3.3热电堆139

6.3.4热电偶和热电堆的应用140

6.4热释电探测器141

6.4.1热释电探测器的结构和原理141

6.4.2热释电探测器的主要特性参数145

6.4.3快速热释电探测器147

6.4.4热释电探测器的应用148

本章小结148

习题与思考题149

参考文献150

第7章 光电成像器件151

7.1光电成像器件概述151

7.1.1光电成像器件的分类151

7.1.2电视制式152

7.2直视型光电成像器件153

7.2.1像管的结构和工作原理154

7.2.2像管的主要特性参数156

7.2.3变像管156

7.2.4像增强器158

7.3电荷耦合器件161

7.3.1 CCD结构和基本特性161

7.3.2 CCD基本工作原理162

7.3.3 CCD的主要特性参数166

7.3.4 CCD摄像器件168

7.3.5 CCD的发展趋势172

7.4 CMOS图像传感器172

7.4.1 CMOS图像传感器的结构和工作原理172

7.4.2 CMOS图像传感器的像素单元结构173

7.4.3 CMOS图像传感器的主要特性参数174

7.4.4 CMOS图像传感器与CCD的特性比较176

7.5特种光电成像器件176

7.5.1红外焦平面阵列器件176

7.5.2紫外固体成像器件180

7.5.3增强型光电成像器件181

本章小结182

习题与思考题183

参考文献183

第三部分 光电信号变换与处理186

第8章 光学信号的调制和解调186

8.1光信号调制的概述186

8.2光信号调制的基本原理187

8.2.1连续波调制187

8.2.2脉冲调制191

8.2.3编码调制191

8.3光信号调制的基本方法192

8.3.1光信号强度的调制192

8.3.2光信号相位的调制201

8.3.3光信号频率的调制203

8.3.4光信号偏振的调制206

8.4调制信号的解调208

8.4.1直线律检波208

8.4.2相敏检波209

8.4.3锁相环与调频信号的解调212

本章小结213

习题与思考题213

参考文献215

第9章 直接探测和相干探测216

9.1直接探测216

9.1.1直接探测的基本原理216

9.1.2直接探测系统的视场和作用距离218

9.1.3直接探测的应用举例221

9.2相干探测229

9.2.1相干探测的基本原理229

9.2.2相干探测的条件232

9.2.3相干探测的应用举例234

9.3探测方法的改进239

9.3.1平衡探测239

9.3.2光前置放大探测240

本章小结241

习题与思考题241

参考文献244

第10章 光电检测电路与信号处理246

10.1光电检测电路的带宽和频率特性246

10.1.1光电检测电路的基本结构及技术要求246

10.1.2光电检测电路的带宽246

10.1.3光电检测电路的频率特性分析与设计248

10.2光电检测电路的低噪声设计251

10.2.1前置放大器的噪声251

10.2.2光电检测电路的噪声254

10.2.3光电检测电路的噪声估算257

10.3微弱光电信号的检测与处理261

10.3.1相关检测理论262

10.3.2锁定放大器264

10.3.3取样积分器267

10.3.4光子计数器270

本章小结273

习题与思考题274

参考文献276

第四部分 典型应用278

第11章 典型光电系统的分析与设计278

11.1分布式光纤测温系统278

11.1.1拉曼分布式光纤测温系统的工作原理278

11.1.2实用的分布式光纤测温系统281

11.2光谱测量系统282

11.2.1基于PMT的光谱辐射仪282

11.2.2光学多通道分析仪283

11.2.3傅里叶变换（红外）光谱仪285

11.3斐索型移相干涉仪及其应用288

11.3.1斐索型移相干涉仪的基本光路和原理288

11.3.2激光移相干涉测试技术原理289

11.3.3斐索型移相干涉技术的典型应用291

11.4 CCD尺寸测量系统292

11.4.1 CCD玻璃管测控仪的系统设计及工作原理292

11.4.2 CCD玻璃管测控仪的参量确定293

11.5光电精确制导系统297

11.5.1红外点源寻的制导系统298

11.5.2激光制导系统301

11.6图像测量技术及其应用303

11.6.1模拟图像与数字图像303

11.6.2图像测量系统的组成304

11.6.3图像测量系统的关键技术304

11.6.4典型图像测量系统举例308

习题与思考题310

参考文献310

附录 部分习题与思考题答案及提示311