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第一章 概论1

第一节 人的视觉功能及其扩展1

一、人的视觉功能1

二、光学仪器是人类视觉的扩展3

第二节 光电技术与光电检测技术及光电传感器4

一、光电技术与光电检测技术的含义4

二、光电传感器5

第三节 光电检测系统的组成和特点6

一、光电检测系统的组成6

二、光电检测系统的特点7

第四节 光电技术与光电检测技术的发展及应用8

一、光电技术与光电检测技术的发展及趋势8

二、光电技术与光电检测技术的应用13

第二章 光电检测技术基础18

第一节 辐射度量与光度量18

一、光的基本性质18

二、光辐射度量19

三、光谱辐射度量（辐射量的光谱密度）21

四、光度量22

五、辐射度量与光度量的关系24

第二节 半导体物理基础26

一、半导体的特性26

二、能带理论27

三、热平衡载流子30

四、非平衡载流子32

五、载流子的运动34

六、半导体对光的吸收36

七、半导体的PN结及金属与半导体的接触38

第三节 光电效应43

一、光电导效应43

二、光生伏特效应47

三、光电发射效应50

第三章 光电检测器件53

第一节 光电检测器件的基本特性参数53

一、有关响应方面的特性参数53

二、有关噪声方面的参数55

第二节 真空光电探测器件58

一、光电发射材料58

二、光电倍增管（PMT）61

三、微通道板（MCP）光电倍增管68

第三节 半导体光电导型检测器件71

一、光敏电阻的结构与工作原理71

二、光敏电阻的特性参数73

三、光敏电阻的优缺点及使用要点75

四、光敏电阻的应用76

第四节 半导体光伏型检测器件77

一、光电池77

二、光敏二极管82

三、PIN光敏二极管89

四、雪崩光敏二极管（APD）91

五、光敏三极管94

六、光伏器件与光导型器件的区别及使用要点98

第五节 几种特殊的半导体光电检测器件99

一、象限检测器件100

二、楔环检测器件102

三、光电位置传感器件（PSD）103

四、色敏检测器件106

五、光桥与光电位器109

第六节 各种光电检测器件的性能比较和应用选择110

一、接收光信号的方式110

二、各种光电检测器件的性能比较110

三、光电检测器件的应用选择111

第四章 热电检测器件113

第一节 热电检测器件的基本原理113

一、热电检测器件的共性113

二、热电检测器件的最小可探测功率114

第二节 热电偶与热电堆115

一、热电偶的结构及工作原理116

二、热电偶的参数117

三、热电堆117

四、使用注意事项120

第三节 热敏电阻120

一、热敏电阻的结构及原理120

二、热敏电阻的特性参数122

三、热敏电阻的特点及参数选择124

四、超导、碳与锗等测辐射热计125

第四节 热释电检测器件126

一、热释电检测器件的发展及优点126

二、热释电检测器件的工作原理127

三、热释电检测器件的类型130

四、热释电器件的特性参数133

五、典型热释电检测器件及对前置放大器的要求136

第五章 光电成像检测器件138

第一节 光电成像检测器件的类型与成像原理138

一、光电成像检测器件的类型138

二、电视扫描技术139

第二节 光电成像原理与电视制式140

一、光电成像原理140

二、我国电视制式及其参数141

第三节 真空摄像管143

一、氧化铅视像管143

二、硅靶结构144

三、摄像管的性能参数144

第四节 电荷耦合器件CCD145

一、CCD的基本结构及工作原理145

二、CCD的输入、输出及外围驱动电路149

三、CCD的类型153

四、CCD的特性参数160

五、CCD摄像机166

第五节MOS图像传感器SSPA170

一、SSPA的结构与工作原理170

二、SSPA类型、信号读出及放大电路172

三、SSPA的主要特性参数174

四、SSPA与CCD的性能比较174

第六节CMOS图像传感器175

一、CMOS图像传感器的基本结构及工作原理175

二、CMOS图像传感器的特性参数179

三、CMOS图像传感器与CCD的比较184

四、单芯片CMOS-APS摄像机188

五、CMOS-DPS摄像机191

第七节 接触式图像传感器CIS193

一、接触式图像传感器CIS的结构及工作原理193

二、CIS与CCD的比较194

三、CIS的应用195

第八节 新型的LBCAST图像传感器196

一、LBCAST与CCD、 CMOS读数方式的比较197

二、LBCAST的功能198

三、LBCAST的内部结构特点198

第九节 变像管和像增强管200

一、典型结构与工作原理200

二、性能参数200

三、像增强管的级联202

第十节 特种成像器件及系统204

一、红外夜视摄像器件及系统204

二、热成像器件及系统205

三、紫外摄像器件及系统208

四、X光成像器件及系统210

第六章 发光与耦合器件213

第一节 光电检测系统中常用的普通光源213

一、光源的基本参数213

二、常用的普通光源215

第二节 发光二极管LED217

一、发光二极管的结构与工作原理217

二、LED的特性参数218

三、发光二极管的分类220

四、发光二极管的特点及检测221

五、发光二极管的应用222

第三节 固体环保照明光源——白光LED223

一、白光LED的技术原理224

二、白光LED的特点及与现行照明设备的比较224

第四节 高效节能的平面分布式固态光源——OLED灯225

一、OLED灯的结构组成226

二、OLED的照明原理226

三、OLED灯的特点及与现有光源的比较227

第五节 激光器228

一、激光的概述228

二、激光的产生229

三、激光器的类型231

四、氦氖激光器231

第六节 半导体激光器232

一、半导体激光器的特点与分类232

二、半导体激光器的主要特性233

三、PN结型二极管注入式激光器237

四、异质结半导体激光器240

五、量子阱半导体激光器241

六、垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）243

第七节 光纤激光器245

一、光纤激光器的结构、原理、特性及类型245

二、双包层光纤激光器248

三、连续波光纤光栅激光器249

四、多波长光纤激光器250

五、高功率光纤激光器250

六、超短脉冲光纤激光器251

第八节 光电耦合器件254

一、光电耦合器件的含义和特点254

二、光电耦合器件的特性参数254

三、光电耦合器件的应用259

第七章 光电信号检测电路设计260

第一节 缓变光信号检测电路的设计260

一、恒流源型光电检测电路的静态计算260

二、光伏型光电检测电路的静态计算264

三、可变电阻型光电检测电路的静态计算267

第二节 交变光信号检测电路的设计270

一、光电信号输入电路动态工作状态的计算270

二、光电检测电路带宽的选择272

三、光电检测电路的频率特性273

第三节 光电信号检测电路的噪声估算278

一、光电检测电路的噪声等效处理278

二、典型光电检测电路的噪声估算281

第四节光电信号放大电路的设计283

一、放大器噪声283

二、低噪声前置放大器的选用285

三、低噪声前置放大器的设计原则与方法287

四、光电检测器件和运算放大器的连接方法297

第八章 光电信号的数据采集与计算机接口301

第一节 光电信号的二值化处理301

一、单元光电信号的二值化处理301

二、视频信号的二值化处理302

第二节 光电信号的量化处理304

一、单元光电信号的量化处理304

二、视频信号的量化处理309

第三节 单元光电信号的数据采集与计算机接口312

一、计算机接口312

二、单元光电信号的A/D数据采集313

三、光电信号的二值化数据采集与计算机接口314

第四节 视频信号的数据采集与计算机接口315

一、线阵成像器件图像数据采集与计算机接口315

二、图像数据实时采集处理系统318

三、面阵成像器件图像数据的采集与计算机接口321

第五节 嵌入式系统视频图像的数据采集323

一、嵌入式技术产品的特点324

二、线阵CCD图像数据的采集324

三、面阵CCD图像数据的采集325

第九章 光电信号的变换和检测技术326

第一节 时变光信号的直接检测326

一、光通量的幅度测量326

二、光通量的频率测量330

三、光通量的相位和时间测量332

第二节 时变光信号的调制检测334

一、调制的基本原理和类型334

二、光调制器338

三、调制信号的解调347

第三节 简单光学目标的形位检测351

一、概述351

二、几何中心检测法352

三、亮度中心检测法355

第四节 复杂光学图像的扫描检测358

一、扫描的基本原理和分类358

二、图像扫描361

三、实体扫描364

第十章 光电信号的变换形式与检测方法368

第一节 光电变换的基本形式与类型368

一、光电变换的基本形式368

二、光电变换的类型371

第二节 几何变换的光电检测方法372

一、光电测长技术372

二、轴向测距374

第三节 物理变换的光电检测方法376

一、光电干涉测量技术376

二、单频光相干的条纹检测378

三、双频光相干的差频检测381

第四节 光电编码器与条形码390

一、最简单的编码器——光电开关391

二、增量式光电编码器395

三、绝对式光电编码器398

四、条形码（bor code）光电编码器401

第十一章 光电检测技术的典型应用405

第一节 光电测绘技术405

一、光电准直405

二、光电测距409

三、光电测角414

第二节 微弱光信号检测技术419

一、锁相放大器419

二、取样积分器422

三、光子计数系统425

第三节 光学传递函数检测技术428

一、OTF的基本概念428

二、测定OTF的系统组成及方法430

三、光电傅里叶分析OTF测试仪432

第四节 视频图像检测技术433

一、视频图像检测系统的分类及组成434

二、视频图像检测的基本方法435

三、物体基本参数的视频图像检测440

四、典型的视频图像检测系统451

第五节 光纤检测技术455

一、光纤的结构、连接耦合与检测原理455

二、光纤位移检测技术463

三、光纤温度检测技术468

四、光纤压力检测技术470

五、表面粗糙度光纤检测技术471

参考文献474