光電子技術（第四版）

圖書內容

主要內容分為兩大部分：一部分主要闡述光輻射特別是雷射產生的機理、相干光輻射的調製原理、相干光輻射在各種介質中的傳播理論以及光輻射探測的機理；另一部分主要講述光電成像原理、紅外成像原理、光電顯示原理以及各種成像器件和顯示器件。同時比較系統地介紹了光電子技術在國民經濟、國防等方面的套用，如光纖通信、雷射雷達、雷射制導、紅外跟蹤、紅外遙感等，並力圖反映其中的新進展。

目 錄

第1章 光輻射、發光源與光傳播基本定律

1.1 電磁波譜與光輻射

1.1.1 電磁波的性質與電磁波譜

1.1.2 光輻射

1.2 輻射度學與光度學基本知識

1.2.1 輻射量

1.2.2 光度量

1.3 熱輻射基本定律

1.3.1 單色吸收比和單色反射比

1.3.2 基爾霍夫輻射定律

1.3.3 普朗克公式

1.3.4 瑞利—瓊斯公式

1.3.5 維恩公式

1.3.6 維恩位移定律

1.3.7 斯忒藩—玻耳茲曼定律

1.3.8 色溫

1.4 雷射原理

1.4.1 雷射產生的物理基礎

1.4.2 雷射（強相干光）產生的基本原理和方法

1.4.3 開放式光學諧振腔和高斯光束

1.5 典型雷射器

1.5.1 固體雷射器

1.5.2 氣體雷射器

1.5.3 半導體二極體雷射器

1.5.4 光纖雷射器

1.6 光頻電磁波的基本理論和定律

1.6.1 光波的電磁場理論

1.6.2 光波場的時域頻率特性

1.6.3 相速度和群速度

1.6.4 光波的橫波性質和偏振態

1.6.5 光波在各向同性介質界面上的反射和折射

1.6.6 幾何光學基本定律

練習及思考題1

第2章 光輻射的傳播

2.1 光波在大氣中的傳播

2.1.1 大氣衰減

2.1.2 大氣湍流效應

2.2 光波在電光晶體中的傳播

2.2.1 電致折射率變化

2.2.2 電光相位延遲

2.3 光波在聲光晶體中的傳播

2.3.1 拉曼—納斯衍射

2.3.2 布喇格（Bragg）衍射

2.4 光波在磁光介質中的傳播

2.4.1 法拉第旋轉效應

2.4.2 磁光相互作用的耦合波分析

2.5 光波在光纖波導中的傳播

2.5.1 光纖波導的結構及弱導性

2.5.2 光束在光纖波導中的傳播特性

2.5.3 光束在光纖波導中的衰減和色散特性

2.6 光波在非線性介質中的傳播

2.6.1 非線性電極化率

2.6.2 光波在非線性介質中的傳播

2.6.3 光混頻及光倍頻技術

2.7 光波在水中的傳播

2.7.1 傳播光束的衰減特性

2.7.2 前向散射

2.7.3 後向散射

練習及思考題2

第3章 光束的調製和掃描

3.1 光束調製原理

3.1.1 振幅調製

3.1.2 頻率調製和相位調製

3.1.3 強度調製

3.1.4 脈衝調製

3.1.5 脈衝編碼調製

3.2 電光調製

3.2.1 電光強度調製

3.2.2 電光相位調製

3.2.3 電光調製器的電學性能

3.2.4 電光波導調製器

3.3 聲光調製

3.3.1 聲光調製器的工作原理

3.3.2 調製頻寬

3.3.3 聲光調製器的衍射效率

3.3.4 聲束和光束的匹配

3.3.5 聲光波導調製器

3.4 磁光調製

3.4.1 磁光體調製器

3.4.2 磁光波導調製器

3.5 直接調製

3.6 光束掃描技術

3.6.1 機械掃描

3.6.2 電光掃描

3.6.3 聲光掃描

3.7 空間光調製器

3.7.1 泡克耳讀出光調製器

3.7.2 液晶空間光調製器

3.7.3 其他類型的空間光調製器

練習及思考題3

第4章 光輻射的探測技術

4.1 光電探測器的物理效應

4.1.1 光子效應和光熱效應

4.1.2 光電發射效應

4.1.3 光電導效應

4.1.4 光伏效應

4.1.5 溫差電效應

4.1.6 熱釋電效應

4.1.7 光電轉換定律

4.2 光電探測器的性能參數

4.2.1 積分靈敏度（R）

4.2.2 光譜靈敏度（Rλ）

4.2.3 頻率靈敏度（Rf）

4.2.4 量子效率（η）

4.2.5 通量閾（Pth）和噪聲等效功率（NEP）

4.2.6 歸一化探測度（D*）

4.2.7 其他參數

4.3 光電探測器的噪聲

4.3.1 噪聲概念

4.3.2 噪聲描述

4.3.3 光電探測器的噪聲

4.4 光電導探測器——光敏電阻

4.4.1 光電轉換原理

4.4.2 工作特性

4.4.3 幾種典型的光敏電阻

4.4.4 使用注意事項

4.5 pn結光伏探測器的工作模式

4.5.1 光電轉換原理

4.5.2 光伏探測器的工作模式

4.6 矽光電池——太陽電池

4.6.1 短路電流和開路電壓

4.6.2 輸出功率和最佳負載電阻

4.6.3 光譜、頻率回響及溫度特性

4.6.4 緩變化光電信號探測

4.6.5 交變光信號探測

4.7 光電二極體

4.7.1 Si光電二極體

4.7.2 PIN矽光電二極體

4.7.3 雪崩光電二極體（APD）

4.7.4 光電三極體

4.8 光熱探測器

4.8.1 熱探測器的一般概念

4.8.2 熱敏電阻

4.8.3 熱釋電探測器

4.9 直接探測系統的性能分析

4.9.1 光電探測器的平方律特性

4.9.2 信噪比性能分析

4.9.3 直接探測系統的NEP分析

4.10 光頻外差探測的基本原理

4.10.1 光頻外差探測的實驗裝置

4.10.2 光外差原理

4.10.3 基本特性

4.10.4 光頻外差探測的空間相位條件

練習及思考題4

第5章 光電成像系統

5.1 光電成像系統

5.1.1 光電成像系統的基本結構

5.1.2 光電成像系統的基本技術參數

5.2 紅外成像光學系統

5.2.1 理想光學系統模型

5.2.2 光學系統中的光闌

5.2.3 紅外成像光學系統的主要參數

5.2.4 光學系統的像差

5.2.5 紅外光學系統的特點

5.2.6 典型的紅外光學系統

5.3 紅外成像中的信號處理

5.3.1 前置放大器

5.3.2 直流恢復

5.3.3 多路轉換技術

5.3.4 通頻帶選擇

5.3.5 溫度信號的線性化

5.3.6 中心溫度與溫度範圍的選擇

5.3.7 提高圖像質量的計算機處理方法

5.4 紅外成像系統的綜合特性

5.4.1 調製傳遞函式（MTF）

5.4.2 噪聲等效溫差（NETD）

5.4.3 最小可分辨溫差（MRTD）

5.4.4 最小可探測溫差（MDTD）

5.5 固體攝像器件

5.5.1 電荷耦合攝像器件

5.5.2 電荷耦合攝像器件的特性參數

5.5.3 CMOS攝像器件

5.5.4 紅外焦平面器件

5.6 其他成像器件

5.6.1 微光像增強器

5.6.2 微光攝像CCD器件

5.6.3 纖維光學成像器件

練習及思考題5

第6章 顯示技術

6.1 陰極射線管顯示

6.2 液晶顯示

6.2.1 液晶的基本知識

6.2.2 扭曲向列型液晶顯示(TNLCD)

6.2.3 超扭曲向列型液晶顯示(STNLCD)

6.2.4 有源矩陣液晶顯示器件(AMLCD)

6.2.5 液晶顯示的背光源

6.3 電漿顯示

6.3.1 氣體放電基本知識

6.3.2 單色電漿顯示

6.3.3 彩色電漿顯示

6.4 電致發光顯示

6.4.1 注入電致發光顯示

6.4.2 有機電致發光顯示

6.5 其他顯示技術

6.5.1 投影顯示

6.5.2 真空螢光顯示

6.5.3 電致變色顯示

6.5.4 電泳顯示

練習及思考題6

第7章 光電子技術套用實例

7.1 光纖通信

7.1.1 光纖通信的發展歷史

7.1.2 光纖通信的優點

7.1.3 光纖通信系統的基本組成

7.1.4 光纖通信新技術

7.1.5 光纖通信區域網路

7.1.6 綜合業務數字網

7.2 雷射測距與雷射雷達

7.2.1 雷射測距

7.2.2 雷射雷達的優點

7.2.3 雷射雷達原理

7.2.4 雷射雷達的套用

7.3 雷射制導

7.3.1 雷射目標指示器

7.3.2 雷射尋的器

7.4 紅外遙感

7.4.1 紅外遙感技術的發展及特點

7.4.2 紅外遙感儀

7.5 紅外跟蹤制導

7.5.1 紅外點源制導系統

7.5.2 紅外成像制導系統

7.6 光纖感測

7.6.1 光纖溫度感測器

7.6.2 光纖位移感測器

7.6.3 光纖陀螺

7.6.4 光纖感測器陣列

7.6.5 分散式光纖感測器

7.7 太赫茲技術

7.7.1 太赫茲波的產生

7.7.2 太赫茲波的傳輸

7.7.3 太赫茲波的探測

7.7.4 太赫茲波的套用

練習及思考題7

附錄 部分習題參考答案

參考文獻