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第1章 光电技术基础1

1.1 光辐射的度量1

1.1.1 与光源有关的辐度参数与光度参数2

1.1.2 与接收器有关的辐度参数及光度参数4

1.2 光谱辐射分布与量子流速率6

1.2.1 光源的光谱辐射分布参量6

1.2.2 量子流速率6

1.3 物体热辐射7

1.3.1 黑体辐射定律7

1.3.2 辐射体的分类及其温度表示9

1.4 辐度参数与光度参数的关系11

1.4.1 人眼的视觉灵敏度12

1.4.2 人眼的光谱光视效能12

1.4.3 辐射体光视效能14

1.5 半导体对光的吸收15

1.5.1 物质对光吸收的一般规律15

1.5.2 半导体对光的吸收16

1.6 光电效应17

1.6.1 内光电效应17

1.6.2 外光电效应21

思考题与习题122

第2章 光电导器件24

2.1 光敏电阻的原理与结构24

2.2 光敏电阻的基本特性26

2.3 光敏电阻的变换电路31

2.3.1 基本偏置电路31

2.3.2 恒流电路32

2.3.3 恒压电路33

2.3.4 例题33

2.4 光敏电阻的应用实例35

思考题与习题237

第3章 光生伏特器件38

3.1 硅光电二极管38

3.1.1 硅光电二极管的工作原理38

3.1.2 光电二极管的基本特性39

3.2 其他类型的光生伏特器件42

3.2.1 PIN型光电二极管42

3.2.2 雪崩光电二极管42

3.2.3 硅光电池44

3.2.4 光电三极管46

3.2.5 色敏光生伏特器件50

3.2.6 光生伏特器件组合件52

3.2.7 光电位置敏感器件（PSD）56

3.3 光生伏特器件的偏置电路60

3.3.1 反向偏置电路60

3.3.2 零伏偏置电路62

3.4 半导体光电器件的特性参数与应用选择63

3.4.1 半导体光电器件的特性参数63

3.4.2 半导体光电器件的应用选择65

思考题与习题366

第4章 光电发射器件68

4.1 光电发射阴极68

4.1.1 光电发射阴极的主要特性参数68

4.1.2 光电阴极材料69

4.2 真空光电管与光电倍增管的工作原理70

4.2.1 真空光电管的原理70

4.2.2 光电倍增管的基本原理71

4.2.3 光电倍增管的结构71

4.3 光电倍增管的基本特性73

4.4 光电倍增管的供电电路79

4.5 光电倍增管的典型应用81

4.5.1 光谱探测领域的应用82

4.5.2 时间分辨荧光免疫分析中的应用82

思考题与习题484

第5章 热辐射探测器件86

5.1 热辐射的一般规律86

5.1.1 温度变化方程86

5.1.2 热电器件的最小可探测功率87

5.2 热敏电阻与热电堆探测器88

5.2.1 热敏电阻88

5.2.2 热电偶探测器92

5.2.3 热电堆探测器93

5.3 热释电器件95

5.3.1 热释电器件的基本工作原理96

5.3.2 热释电器件的灵敏度99

5.3.3 热释电器件的噪声100

5.3.4 热释电器件的类型101

5.3.5 典型热释电器件103

5.4 热探测器概述104

思考题与习题5105

第6章 发光器件与光电耦合器件107

6.1 LED的基本工作原理与特性107

6.1.1 LED的发光机理107

6.1.2 LED的特性参数109

6.1.3 驱动电路113

6.2 LED的应用114

6.2.1 LED绿色照明光源114

6.2.2 LED在显示方面的应用116

6.3 光电耦合器件117

6.3.1 光电耦合器件的结构与电路符号118

6.3.2 光电耦合器件的特性参数120

6.4 光电耦合器件的应用124

思考题与习题6126

第7章 光电信息变换127

7.1 光电信息变换的分类127

7.1.1 光电信息变换的基本形式127

7.1.2 光电信息变换的类型130

7.2 光电变换电路的分类130

7.2.1 模拟光电变换电路130

7.2.2 模-数光电变换电路135

7.3 几何光学方法的光电信息变换138

7.3.1 长、宽尺寸信息的光电变换138

7.3.2 位移信息的光电变换142

7.3.3 速度信息的光电变换145

7.4 物理光学方法的光电信息变换146

7.4.1 干涉方法的光电信息变换146

7.4.2 衍射方法的光电信息变换155

7.5 时变光电信息的调制158

7.5.1 调制的基本原理与类型158

7.5.2 信号的调制163

7.5.3 调制信号的解调166

思考题与习题7169

第8章 图像信息的光电变换170

8.1 图像传感器简介170

8.2 光电成像原理与电视制式171

8.2.1 光电成像原理171

8.2.2 电视制式172

8.3 电荷耦合器件175

8.3.1 线阵CCD图像传感器175

8.3.2 面阵CCD图像传感器183

8.4 CMOS图像传感器185

8.4.1 CMOS图像传感器的结构原理186

8.4.2 典型CMOS图像传感器188

8.5 红外热成像191

8.6 图像的增强与变相193

8.6.1 工作原理及其典型结构193

8.6.2 性能参数194

8.6.3 像增强器的级联195

思考题与习题8198

第9章 光电信号的数据采集与计算机接口技术199

9.1 光电信号的二值化处理199

9.1.1 单元光电信号的二值化处理199

9.1.2 序列光电信号的二值化处理200

9.2 光电信号的二值化数据采集与接口202

9.3 光电信号的量化处理与A／D数据采集204

9.3.1 单元光电信号的量化处理204

9.3.2 单元光电信号的A／D数据采集210

9.3.3 序列光电信号的量化处理211

9.3.4 序列光电信号的A／D数据采集与计算机接口214

9.4 视频信号的A／D数据采集216

9.4.1 基于PC总线的图像采集卡216

9.4.2 基于PCI总线的图像采集卡220

思考题与习题9222

第10章 光电技术的典型应用224

10.1 用于长度量的测量与控制224

10.1.1 板材定长裁剪系统224

10.1.2 钢板宽度的非接触自动测量225

10.2 物体直线度与同轴度的测量技术227

10.2.1 激光准直测量原理227

10.2.2 不直度的测量229

10.2.3 不同轴度的测量229

10.3 阶梯面高度差的非接触测量技术230

10.3.1 阶梯面高度差的定义230

10.3.2 利用一字线激光突显阶梯面高度差230

10.3.3 阶梯面高度差测量精度、稳定性与测量范围231

10.4 表面粗糙度的检测方法232

10.4.1 测量原理232

10.4.2 检测实验装置233

10.4.3 实验方法233

10.5 激光多普勒测速技术234

10.5.1 多普勒测速原理234

10.5.2 激光多普勒测速仪的组成236

10.5.3 激光多普勒测速技术的应用238

10.5.4 多普勒全场测速技术239

10.6 光电搜索、跟踪与制导应用241

10.6.1 搜索仪与跟踪仪241

10.6.2 激光制导243

10.6.3 红外跟踪制导244

10.7 光学传递函数检测技术246

10.7.1 OTF的基本概念247

10.7.2 测定OTF的扫描调制法248

10.7.3 光电傅里叶分析OTF测定仪249

10.8 光学系统透过率测试技术251

10.8.1 透过率251

10.8.2 望远系统透过率的测量252

10.8.3 照相物镜透过率的测量253

10.9 印刷出版工业中的光电技术254

10.9.1 激光照排系统254

10.9.2 激光雕刻凸版和凹版机255

10.9.3 激光打印机和复印机256

10.9.4 光盘存储258

10.10 医用图像传感器检测技术261

10.10.1 X射线图像增强器261

10.10.2 医用图像传感器的应用264

思考题与习题10267

第11章 光电技术的新发展268

11.1 泵浦探测技术268

11.2 频率上转换光电探测技术274

11.3 光电技术的发展趋势281

11.3.1 光电技术的若干进展281

11.3.2 光电技术的应用283

11.3.3 世界光电子技术发展趋势290

思考题与习题11291

本章参考文献291

第12章 光电信息综合实验与设计293

12.1 光电信息综合实验293

12.1.1 非接触测量物体位置与振动参数实验系统的原理293

12.1.2 非接触测量物体位置与振动参数实验的内容295

12.1.3 数据分析与实验总结300

12.2 光电技术课程设计300

12.2.1 辐射体光谱分布与探测器的光谱响应301

12.2.2 光纤光功率计的课程设计301

12.2.3 典型光电技术课程设计案例303

12.3 毕业设计305

12.3.1 红外遥控开关的设计305

12.3.2 应用线阵CCD实现钢珠的自动筛选315

参考文献324