光電子技術

書名：光電子技術

出版社：電子工業出版社

定價:24 條形碼:978750 5375659ISBN:ISBN 7-5053-7565-2

作者：安毓英

印刷日期:2002-12-1

出版日期:2002-12-1

精裝平裝_開本_頁數：平裝16開,252頁

中圖法:

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書號:

本教材是為1999年教育部本科專業目錄調整后的電子信息類、電子信息科學類電子科學與技術、光信息科學與技術本科專業編寫的“光電子技術”課程教材。

激光器的發明，解決了光頻載波的產生問題。從此電子技術的各種基本概念(如放大與振蕩、調製與解調、直接探測與外差探測、倍頻、和頻與差頻等等)幾乎都移植到了光頻段。電子學與光學之間的鴻溝在概念上消失了，產生了光頻段的電子技術，習慣上簡稱為光電子技術。當然由於波段不同，電子學波段和光波段在相應器件的結構上完全不同了。儘管如此，從電子學頻段擴展的意義上講，光電子技術就是電子技術在光波段的開拓和發展；從光學發展的角度講，光電子技術發展需求的牽引，大大促進了相干光學技術的信息化進步。所以，光電子技術也是電子技術與光學技術相結合的產物。

本教材比較全面系統地反映了光電子技術的理論和應用基礎。主要內容分兩大部分：一部分主要闡述光輻射特別是激光產生的機制、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。

本教材還比較系統地介紹了光電子技術在國民經濟、國防等方面的應用，如光纖通信、激光雷達、激光制導、紅外跟蹤、紅外遙感等，并力圖反映其中的新進展。

教材各章節的編排以及章節內容的安排既注重知識之間的有機聯繫，又考慮各自的獨立性，並配有習題，以便於讀者自學，也便於教師根據不同專業對光電子技術課程的不同要求、學時數的多寡選取適當的內容課內講授。

本教材由西安電子科技大學安毓英主編，劉繼芳編寫第1、2、3章，安毓英編寫第4章並統編全稿，李慶輝編寫第5、6、7章。由於編者水平有限，書中存在缺點錯誤在所難免，希望廣大讀者不吝指正。

第1章 光輻射與發光源

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-玻爾茲曼定律

1.3.8 色溫

1.4 激光原理

1.4.1 激光產生的物理基礎

1.4.2 激光（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 典型激光器

1.5.1 固體激光器

1.5.2 氣體激光器

1.5.3 半導體二極體激光器

練習及思考題1

第2章 光輻射的傳播

2.1 光輻射的電磁理論

2.1.1 光輻射的波動方程

2.1.2 光輻射場的亥姆霍茲方程

2.1.3 均勻介質中的平面波和球面波

2.1.4 電磁場的邊界條件

2.2 光波在大氣中的傳播

2.2.1 大氣衰減

2.2.2 大氣湍流效應

2.3 光波在電光晶體中的傳播

2.3.1 電致折射率變化

2.3.2 電光相位延遲

2.4 光波在聲光晶體中的傳播

2.4.1 拉曼-納斯衍射

2.4.2 布喇格（Bragg）衍射

2.5 光波在磁光介質中的傳播

2.5.1 法拉第旋轉效應

2.5.2 磁光相互作用的耦合波分析

2.6 光波在光纖波導中的傳播

2.6.1 光纖波導的結構及弱導性

2.6.2 光束在光纖波導中的傳播特性

2.6.3 光束在光纖波導中的衰減和色散特性

2.7 光波在非線性介質中的傳播

2.7.1 非線性電極化率

2.7.2 光波在非線性介質中的傳播

2.7.3 光混頻及光倍頻技術

2.8 光波在水中的傳播

2.8.1 傳播光束的衰減特性

2.8.2 前向散射

2.8.3 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 調製帶寬

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和雜訊等效功率NEP

4.2.6 歸一化探測度D*

4.2.7 其他參數

4.3 光電探測器的雜訊

4.3.1 雜訊概念

4.3.2 雜訊描述

4.3.3 光電探測器的雜訊

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 硅光電池——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、頻率響應及溫度特性

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硅光電二極體

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 固體攝像器件

5.1.1 電荷耦合攝像器件

5.1.2 電荷耦合攝像器件的特性參數

5.1.3 CMOS攝像器件

5.1.4 電荷注入器件（CID）

5.1.5 紅外焦平面器件

5.2 光電成像原理

5.2.1 光電成像系統的基本結構

5.2.2 光電成像系統的基本技術參數

5.3 紅外成像光學系統

5.3.1 理想光學系統模型

5.3.2 光學系統中的光闌

5.3.3 紅外成像光學系統的主要參數

5.3.4 光學系統的像差

5.3.5 紅外光學系統的特點

5.3.6 典型的紅外光學系統

5.4 紅外成像中的信號處理

5.4.1 前置放大器

5.4.2 直流恢復

5.4.3 多路轉換技術

5.4.4 通頻帶選擇

5.4.5 溫度信號的線性化

5.4.6 中心溫度與溫度範圍的選擇

5.4.7 提高圖像質量的計算機處理方法

5.5 紅外成像系統的綜合特性

5.5.1 調製傳遞函數（MTF）

5.5.2 雜訊等效溫差（NETD）

5.5.3 最小可分辨溫差（MRTD）

5.5.4 最小可探測溫差（MDTD）

5.6 微光像增強器件

5.6.1 微光像增強器

5.6.2 微光攝像CCD器件

5.7 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

6.1.1 黑白顯像管

6.1.2 彩色顯像管

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）

6.3 等離子體顯示

6.3.1 氣體放電基本知識

6.3.2 單色等離子體顯示

6.3.3 彩色等離子體顯示

6.4 電致發光顯示

6.4.1 注入電致發光顯示

6.4.2 高場電致發光顯示

6.5 其他顯示技術

6.5.1 投影顯示

6.5.2 真空熒光顯示

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 光電子技術應用實例

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

7.1.6 綜合業務數字網

7.2 激光雷達

7.2.1 激光雷達的優點

7.2.2 激光雷達原理

7.2.3 激光雷達的應用

7.3 激光制導

7.3.1 激光目標指示器

7.3.2 激光尋的器

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

練習及思考題7

參考文獻