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第1章 绪论1

1.1 光电检测系统的基本工作原理1

1.2 光电检测技术的主要应用范围4

1.3 光电检测技术的现代发展5

习题与思考题6

第2章 光电检测技术基础7

2.1 检测量的误差及数据处理7

2.1.1 检测过程及误差分类7

2.1.2 随机误差9

2.1.3 系统误差15

2.2 辐射度量与光度量基础19

2.2.1 辐射度量19

2.2.2 光度量22

2.2.3 朗伯辐射体及其辐射特性23

2.3 光电探测器的基本物理效应24

2.3.1 能带理论24

2.3.2 热平衡状态下的载流子26

2.3.3 半导体对光的吸收27

2.3.4 非平衡状态下的载流子29

2.3.5 载流子的扩散与漂移30

2.3.6 半导体的光电效应31

2.4 光电检测器件的特性参量37

2.4.1 响应度38

2.4.2 噪声及其评价参数40

习题与思考题42

第3章 光源及辐射源44

3.1 光源的基本要求和光源的选择44

3.1.1 光源的基本特性参数44

3.1.2 光源选择的基本要求和光源的分类45

3.1.3 标准照明体和标准光源48

3.2 热光源51

3.2.1 黑体及黑体光强标准器51

3.2.2 白炽灯56

3.2.3 其他56

3.3 气体放电光源57

3.3.1 开放式气体放电光源57

3.3.2 气体灯58

3.4 固体发光光源60

3.4.1 电致发光屏60

3.4.2 发光二极管62

3.5 激光光源63

3.5.1 气体激光器64

3.5.2 固体激光器65

3.5.3 可调谐染料激光器66

3.5.4 半导体激光器67

3.6 新型半导体光源68

3.6.1 新型电调制红外光源68

3.6.2 超辐射发光二极管70

3.6.3 掺杂光纤超荧光宽带光源73

习题与思考题74

第4章 光电探测器及其校正技术75

4.1 概述75

4.2 光电子发射探测器76

4.2.1 光电倍增管76

4.2.2 光子计数器85

4.3 光电导器件89

4.4 光电池和光电二极管99

4.5 热电探测器112

4.5.1 热探测器的基本原理112

4.5.2 热电探测器114

4.6 成像探测器118

4.6.1 CCD图像传感器的工作原理118

4.6.2 微光像增强器124

4.7 光电探测器的校正126

4.7.1 变光度的实现127

4.7.2 漫射体及其在光电检测中的应用132

4.7.3 光谱校正及应用138

习题与思考题142

第5章 光学系统及专用光学元件143

5.1 光电检测中的光学系统143

5.2 常用物镜简介146

5.3 探测器辅助光学系统150

5.4 光电检测中的计量部件156

5.4.1 计量光栅156

5.4.2 电子细分技术的基本原理160

5.4.3 光学码盘及编码164

5.5 角反射器与极性分析器167

习题与思考题171

第6章 光电信号的变换及检测技术172

6.1 光电信号检测电路的噪声172

6.1.1 噪声的分类及性质172

6.1.2 主要的噪声类型173

6.1.3 噪声等效参量175

6.1.4 前置放大器的噪声177

6.2 前置放大器180

6.3 常用电路介绍182

6.3.1 选频放大器183

6.3.2 相敏检波器（相敏整流器、相敏解调器）184

6.3.3 相位检测器（鉴相器）185

6.3.4 鉴频器186

6.3.5 脉宽鉴别器187

6.3.6 积分、微分运算器188

6.3.7 锁相环及锁相放大器189

6.4 光电技术中的调制技术191

6.4.1 一般光电信号的调制191

6.4.2 专用调制盘195

6.4.3 利用物理光学原理实现的光调制技术198

习题与思考题204

第7章 光纤技术及应用205

7.1 光学纤维的基本工作原理及分类205

7.1.1 光纤的基本工作原理及分类205

7.1.2 主要的光纤制品208

7.1.3 光纤的耦合211

7.2 光纤器件主要参量的光电检测211

7.2.1 光纤器件数值孔径的测量212

7.2.2 光纤器件透射比的测量213

7.2.3 光纤器件刀口响应的测量214

7.2.4 光纤器件色散特性的测量214

7.3 光纤制品的一般应用215

7.3.1 光纤通信215

7.3.2 光纤在直接导光方面的应用216

7.3.3 光纤制品在传像方面的应用217

7.4 智能光纤传感技术219

7.4.1 智能结构219

7.4.2 光纤传感器在智能结构中的应用219

7.4.3 光纤智能结构的应用222

7.5 光纤传感器及其应用225

7.5.1 光纤传感器的优点及类型225

7.5.2 光强调制型光纤传感器226

7.5.3 相位干涉型光纤传感器227

7.5.4 偏振态型光纤传感器230

7.5.5 分布式光纤传感器230

7.5.6 用于构成分布式光纤传感器的主要技术234

7.5.7 其他光纤传感器及应用236

习题与思考题237

第8章 非光物理量的光电检测238

8.1 光强型光电检测系统238

8.1.1 直接测量法238

8.1.2 差动测量法239

8.1.3 补偿测量法241

8.1.4 补偿式轴径检测装置244

8.1.5 利用比较法检测透明薄膜的厚度245

8.1.6 利用α射线测量块规厚度的装置245

8.1.7 圆形物体偏心度的光电检测245

8.1.8 利用补偿法测量线材直径246

8.1.9 对圆柱形零件的外观检查247

8.2 脉冲型光电检测系统247

8.2.1 物体长度分检装置原理247

8.2.2 液位高度控制器248

8.2.3 光电探测信号码的工作原理249

8.2.4 气体流量自动检控装置249

8.2.5 利用测量脉冲频率测定转盘转速250

8.2.6 利用脉冲持续时间测定零件尺寸250

8.2.7 全脉冲法测定零件尺寸251

8.2.8 光栅数字测径仪252

8.2.9 脉冲激光测距252

8.3 相位型和频率型光电检测系统253

8.3.1 激光相位测距法253

8.3.2 激光光波比长仪254

8.3.3 双频激光干涉测长系统254

8.3.4 激光流速计256

8.4 利用物理光学原理的光电检测系统257

8.4.1 利用衍射测量细丝的直径257

8.4.2 利用全反射检测液面的装置258

8.4.3 利用偏振光全反射检测液面的装置258

8.4.4 利用双折射和干涉原理的测力计258

8.5 其他光电检测系统259

8.5.1 利用示波器检测线材直径的方案259

8.5.2 光电跟踪装置的工作原理260

8.5.3 石英沙色选机262

习题与思考题263

第9章 现代光电检测技术与系统264

9.1 光谱仪器264

9.1.1 单色光的产生264

9.1.2 光谱仪器的分类265

9.1.3 分光光度计265

9.1.4 傅里叶变换光谱仪266

9.1.5 成像光谱仪268

9.2 光度量和辐射度量检测技术271

9.2.1 照度的测量271

9.2.2 亮度的测量273

9.2.3 辐射测量与测温274

9.3 莫尔形貌（等高线）测试技术278

9.3.1 照射型莫尔法278

9.3.2 投影型莫尔法279

9.3.3 莫尔条纹级次与凹凸判断280

9.3.4 几何可测深度280

9.4 条形码技术281

9.5 三角法测试技术285

9.5.1 三角法测试技术基础285

9.5.2 三角法测试技术的应用286

9.6 光电图像检测技术288

9.6.1 图像的预处理技术288

9.6.2 光电图像检测技术的应用293

习题与思考题298

参考文献299