光电技术
作者：杨应平，胡昌奎，胡靖华 编著
出版时间：2014年版
内容简介
《光电技术/高等院校电子信息与电气学科系列规划教材》系统地介绍了光电技术的基础理论、光电探测器的工作原理、特性参数、典型器件和典型应用。主要内容包括：辐射度与光度学基础、光电探测器理论基础、光电探测器常用光源、光电导探测器、光伏探测器、光电子发射探测器、热探测器、光电图像传感器、光学信号变换、光电信号探测技术和光电探测系统典型应用。本书可以作为高等院校本科光电信息科学与工程、光电信息工程、测控技术与仪器、应用物理、电子科学与技术、电子信息科学与技术等专业本科生及研究生教材，也可供其他相关专业师生和工程技术人员参考。
目录
前言
教学建议
第0章绪论
0.1光电技术及其研究内容
0.2光电信息系统
0.3光电技术的应用及发展趋势
本章小结
思考题与习题
第1章辐射度学与光度学基础
1.1电磁辐射
1.1.1电磁波谱
1.1.2光辐射
1.1.3光的波粒二象性
1.1.4电磁辐射中的立体角计算
1.2辐射度的基本物理量
1.3光度学基础
1.3.1光度学的基本物理量
1.3.2光谱光视效率
1.3.3光谱光视效能
1.4辐射度学与光度学中的几个基本定律
1.4.1朗伯余弦定律
1.4.2距离平方反比定律
1.4.3亮度守恒定律
1.5黑体辐射
1.5.1黑体辐射定律
1.5.2普朗克能量子假设
本章小结
思考题与习题
第2章光电探测器理论基础
2.1半导体物理基础
2.1.1晶体的能带
2.1.2热平衡下的载流子浓度
2.1.3半导体材料的光吸收效应
2.1.4半导体中的非平衡载流子
2.1.5半导体中载流子的扩散与漂移
2.2光电效应
2.2.1光电导效应
2.2.2光伏效应
2.2.3光电子发射效应
2.3光电探测器的噪声
2.4光电探测器的特性参数
本章小结
思考题与习题
第3章光电探测中的常见光源
3.1光源的基本特性参数
.1.1辐射效率和发光效率
3.1.2光谱功率分布
3.1.3空间光强分布
3.1.4光源的色温
3.1.5光源的颜色
3.2热辐射光源
3.2.1太阳
3.2.2黑体模拟器
3.2.3白炽灯与卤钨灯
3.3气体放电光源
3.3.1汞灯
3.3.2钠灯
3.3.3氙灯
3.3.4空心阴极灯
3.3.5氘灯
3.4激光器
3.4.1激光器工作原理
3.4.2激光特性
3.4.3激光器类型
3.5发光二极管
3.5.1发光二极管原理与结构
3.5.2发光二极管基本特性参数
3.5.3常用发光二极管
3.5.4发光二极管驱动电路
3.5.5发光二极管应用
本章小结
思考题与习题
第4章光电导探测器
4.1光电导探测器原理与结构
4.1.1光电导探测器原理
4.1.2光电导增益
4.1.3光敏电阻结构
4.2光敏电阻基本特性参数
4.2.1光电特性
4.2.2光电导灵敏度
4.2.3温度特性
4.2.4响应时间
4.2.5光谱特性
4.2.6伏安特性
4.2.7前历效应
4.2.8噪声特性
4.3典型光敏电阻
4.3.1本征光电导探测器
4.3.2杂质型光敏电阻
4.3.3多晶光电导探测器
4.4光敏电阻偏置电路
4.4.1光敏电阻微变等效电路
4.4.2基本偏置电路
4.4.3恒流偏置电路
4.4.4恒压偏置电路
4.4.5恒功率偏置电路
4.5光电导探测器应用
4.5.1声光自动控制电路
4.5.2照明灯自动控制电路
4.5.3火焰报警电路
4.5.4照相机自动曝光控制电路
本章小结
思考题与习题
第5章光伏探测器
5.1光电池
5.1.1硅光电池工作原理与基本结构
5.1.2硅光电池基本特性
5.1.3常用光电池
5.1.4光电池的偏置电路
5.1.5光电池应用
5.2光敏二极管
5.2.1硅光敏二极管工作原理与基本结构
5.2.2硅光敏二极管基本特性
5.2.3常用光敏二极管
5.2.4光敏二极管偏置电路
5.2.5光敏二极管应用
5.3光敏晶体管
5.3.1硅光敏晶体管工作原理与基本结构
5.3.2硅光敏晶体管基本特性
5.3.3常用光敏晶体管
5.3.4光敏晶体管应用
5.4PIN光敏二极管
5.4.1PIN光敏二极管结构与工作原理
5.4.2PIN光敏二极管主要特性参数
5.4.3典型的PIN光敏二极管与应用
5.5雪崩光敏二极管
5.5.1雪崩光敏二极管原理
5.5.2达通型雪崩光敏二极管结构、电场、电荷分布
5.5.3雪崩光敏二极管主要特性参数
5.5.4典型的雪崩光敏二极管与应用
5.6色敏探测器
5.6.1色敏探测器结构与工作原理
5.6.2色敏探测器的检测电路
5.6.3色敏探测器的短路电流比波长特性
5.6.4两种色敏探测器
5.6.5色敏探测器应用
5.7位置敏感探测器
5.7.1PSD工作原理
5.7.2PSD检测电路
5.7.3PSD主要特性参数
5.7.4常用PSD
5.7.5PSD应用
5.8象探测器
5.8.1象探测器原理
5.8.2四象限探测器的空间分辨率
5.8.3四象限探测器信号处理电路
5.8.4四象限探测器及其应用
5.9光耦合器
5.9.1光耦合器工作原理与结构
5.9.2光耦合器特性参数
5.9.3光耦合器应用
本章小结
思考题与习题
第6章光电子发射探测器
6.1光电阴极
6.2光电倍增管原理与结构
6.2.1光电倍增管工作原理
6.2.2光电倍增管结构
6.3光电倍增管主要特性参数
6.4光电倍增管工作电路
6.4.1高压供电电路
6.4.2信号输出电路
6.5光电倍增管应用
6.5.1分光光度法
6.5.2医疗器械
6.5.3生物技术
6.5.4石油测井
6.5.5环境测量
6.5.6工业测量
6.5.7固体表面分析
本章小结
思考题与习题
第7章热探测器
7.1热探测器基本原理
7.1.1温度变化方程
7.1.2热探测器的最小可探测功率
7.2热电偶探测器
7.2.1热电偶工作原理
7.2.2热电偶主要特性参数
7.2.3热电堆
7.2.4热电偶与热电堆应用
7.3热敏电阻探测器
7.3.1热敏电阻基本原理与结构
7.3.2热敏电阻探测器主要特性参数
7.3.3热敏电阻应用
7.4热释电探测器
7.4.1热释电器基本原理
7.4.2热释电探测器主要特性参数
7.4.3常用的热释电探测器材料
7.4.4热释电探测器应用
本章小结
思考题与习题
第8章光电图像探测器
8.1像管
8.1.1像管基本原理与结构
8.1.2像管主要特性参数
8.1.3红外变像管
8.1.4像增强管
8.1.5像管应用
8.2真空摄像管
8.2.1光电导式摄像管
8.2.2光电发射式摄像管
8.3电荷耦合器件
8.3.1电荷耦合器件工作原理
8.3.2电荷耦合器件主要特性参数
8.3.3电荷耦合成像器件
8.3.4电荷耦合成像器件的驱动方法
8.3.5常用的线阵CCD成像器件
8.3.6电荷耦合成像器件应用
8.4CMOS图像传感器
8.4.1CMOS成像器件的像敏单元结构与工作原理
8.4.2CMOS成像器件的组成架构
8.4.3CMOS与CCD图像器件的比较
8.5红外焦平面阵列探测器
8.5.1非制冷红外焦平面的结构与工作原理
8.5.2红外成像与红外热像仪
8.5.3典型的红外焦平面探测器
8.5.4红外成像技术应用
本章小结
思考题与习题
第9章光学信息变换
9.1光学信息变换概述
9.2几何光学方法的光学信息变换
9.2.1物体尺寸信息的光学变换
9.2.2位移信息的光学变换
9.3物理光学方法的光学信息变换
9.3.1干涉方法的光学信息变换
9.3.2衍射方法的光学信息变换
9.4时变光信息的调制
9.4.1调制光优点
9.4.2光信号调制基本原理
9.4.3光调制方法
9.4.4调制信号解调
本章小结
思考题与习题
第10章微弱光电信号的探测与处理
10.1直接探测与外差探测
10.1.1直接探测
10.1.2光频外差探测
10.2微弱光电信号前置放大器的设计
10.2.1放大器的噪声模型与等效输入噪声
10.2.2噪声系数
10.2.3光电探测器与前置放大器耦合网络的设计原则
10.2.4低噪声前置运放的选用
10.2.5低噪声放大器设计原则与方法
10.3微弱光电信号的探测与处理
10.3.1微弱光电信号的检测
10.3.2窄带滤波法
10.3.3相关检测法
10.3.4锁定放大器
10.3.5取样积分法
10.3.6光子计数器
本章小结
思考题与习题
第11章典型的光电检测系统
11.1空间光通信捕获、跟踪、瞄准系统
11.1.1空间光通信系统
11.1.2ATP系统构成
11.1.3共轴双检测ATP系统
11.1.4ATP系统关键参数
11.2基于光电鼠标芯片的物体运动状态测量系统
11.2.1光电鼠标工作原理及构成
11.2.2光电鼠标主要技术参数
11.2.3基于光电鼠标传感器的运动物体无接触检测
11.3用于三维复合精细成像的双CCD交会测量
11.3.1CCD光电信号的二值化处理与数据采集
11.3.2双CCD交会测量的系统构成
11.3.3双CCD交会测量的基本原理
11.3.4用于三维精细成像的双CCD交会测量系统设计
11.4时域分布式光纤测温系统
11.4.1拉曼散射型分布式光纤测温系统工作原理
11.4.2拉曼散射型分布式光纤测温系统设计
11.5基于红外传感器的气体浓度检测系统
11.5.1红外吸收检测原理
11.5.2红外吸收型CO2气体检测系统的设计
11.5.3系统的定标
11.6光电火控系统
11.6.1光电火控系统构成及工作原理
11.6.2光电测距装置
11.6.3光电测角装置
11.6.4监视及捕捉装置
11.6.5火控计算机
本章小结
思考题与习题
参考文献
5.5.2达通型雪崩光敏二极管结构、电场、电荷分布
5.5.3雪崩光敏二极管主要特性参数
5.5.4典型的雪崩光敏二极管与应用
5.6色敏探测器
5.6.1色敏探测器结构与工作原理
5.6.2色敏探测器的检测电路
5.6.3色敏探测器的短路电流比波长特性
5.6.4两种色敏探测器
5.6.5色敏探测器应用
5.7位置敏感探测器
5.7.1PSD工作原理
5.7.2PSD检测电路
5.7.3PSD主要特性参数
5.7.4常用PSD
5.7.5PSD应用
5.8象探测器
5.8.1象探测器原理
5.8.2四象限探测器的空间分辨率
5.8.3四象限探测器信号处理电路
5.8.4四象限探测器及其应用
5.9光耦合器
5.9.1光耦合器工作原理与结构
5.9.2光耦合器特性参数
5.9.3光耦合器应用
本章小结
思考题与习题
第6章光电子发射探测器
6.1光电阴极
6.2光电倍增管原理与结构
6.2.1光电倍增管工作原理
6.2.2光电倍增管结构
6.3光电倍增管主要特性参数
6.4光电倍增管工作电路
6.4.1高压供电电路
6.4.2信号输出电路
6.5光电倍增管应用
6.5.1分光光度法
6.5.2医疗器械
6.5.3生物技术
6.5.4石油测井
6.5.5环境测量
6.5.6工业测量
6.5.7固体表面分析
本章小结
思考题与习题
第7章热探测器
7.1热探测器基本原理
7.1.1温度变化方程
7.1.2热探测器的最小可探测功率
7.2热电偶探测器
7.2.1热电偶工作原理
7.2.2热电偶主要特性参数
7.2.3热电堆
7.2.4热电偶与热电堆应用
7.3热敏电阻探测器
7.3.1热敏电阻基本原理与结构
7.3.2热敏电阻探测器主要特性参数
7.3.3热敏电阻应用
7.4热释电探测器
7.4.1热释电器基本原理
7.4.2热释电探测器主要特性参数
7.4.3常用的热释电探测器材料
7.4.4热释电探测器应用
本章小结
思考题与习题
第8章光电图像探测器
8.1像管
8.1.1像管基本原理与结构
8.1.2像管主要特性参数
8.1.3红外变像管
8.1.4像增强管
8.1.5像管应用
8.2真空摄像管
8.2.1光电导式摄像管
8.2.2光电发射式摄像管
8.3电荷耦合器件
8.3.1电荷耦合器件工作原理
8.3.2电荷耦合器件主要特性参数
8.3.3电荷耦合成像器件
8.3.4电荷耦合成像器件的驱动方法
8.3.5常用的线阵CCD成像器件
8.3.6电荷耦合成像器件应用
8.4CMOS图像传感器
8.4.1CMOS成像器件的像敏单元结构与工作原理
8.4.2CMOS成像器件的组成架构
8.4.3CMOS与CCD图像器件的比较
8.5红外焦平面阵列探测器
8.5.1非制冷红外焦平面的结构与工作原理
8.5.2红外成像与红外热像仪
8.5.3典型的红外焦平面探测器
8.5.4红外成像技术应用
本章小结
思考题与习题
第9章光学信息变换
9.1光学信息变换概述
9.2几何光学方法的光学信息变换
9.2.1物体尺寸信息的光学变换
9.2.2位移信息的光学变换
9.3物理光学方法的光学信息变换
9.3.1干涉方法的光学信息变换
9.3.2衍射方法的光学信息变换
9.4时变光信息的调制
9.4.1调制光优点
9.4.2光信号调制基本原理
9.4.3光调制方法
9.4.4调制信号解调
本章小结
思考题与习题
第10章微弱光电信号的探测与处理
10.1直接探测与外差探测
10.1.1直接探测
10.1.2光频外差探测
10.2微弱光电信号前置放大器的设计
10.2.1放大器的噪声模型与等效输入噪声
10.2.2噪声系数
10.2.3光电探测器与前置放大器耦合网络的设计原则
10.2.4低噪声前置运放的选用
10.2.5低噪声放大器设计原则与方法
10.3微弱光电信号的探测与处理
10.3.1微弱光电信号的检测
10.3.2窄带滤波法
10.3.3相关检测法
10.3.4锁定放大器
10.3.5取样积分法
10.3.6光子计数器
本章小结
思考题与习题
第11章典型的光电检测系统
11.1空间光通信捕获、跟踪、瞄准系统
11.1.1空间光通信系统
11.1.2ATP系统构成
11.1.3共轴双检测ATP系统
11.1.4ATP系统关键参数
11.2基于光电鼠标芯片的物体运动状态测量系统
11.2.1光电鼠标工作原理及构成
11.2.2光电鼠标主要技术参数
11.2.3基于光电鼠标传感器的运动物体无接触检测
11.3用于三维复合精细成像的双CCD交会测量
11.3.1CCD光电信号的二值化处理与数据采集
11.3.2双CCD交会测量的系统构成
11.3.3双CCD交会测量的基本原理
11.3.4用于三维精细成像的双CCD交会测量系统设计
11.4时域分布式光纤测温系统
11.4.1拉曼散射型分布式光纤测温系统工作原理
11.4.2拉曼散射型分布式光纤测温系统设计
11.5基于红外传感器的气体浓度检测系统
11.5.1红外吸收检测原理
11.5.2红外吸收型CO2气体检测系统的设计
11.5.3系统的定标
11.6光电火控系统
11.6.1光电火控系统构成及工作原理
11.6.2光电测距装置
11.6.3光电测角装置
11.6.4监视及捕捉装置
11.6.5火控计算机
本章小结
思考题与习题
参考文献