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第1章 光电探测技术基础1

1.1光电探测系统的描述1

1.2辐射度学和光度学1

1.2.1辐射度学的基本物理量1

1.2.2光度学的基本物理量3

1.2.3辐射度与光度学的基本定律5

1.2.4黑体辐射6

1.3半导体基础知识8

1.3.1半导体结构8

1.3.2半导体中的载流子10

1.4半导体的光电效应14

1.4.1光电导效应14

1.4.2 p-n结光伏效应15

1.4.3光电发射效应17

1.5光电探测器的噪声和特性参数18

1.5.1光电探测器的噪声18

1.5.2探测器的主要特性参数20

思考题与计算题21

参考文献22

第2章 光电探测中的常用光源23

2.1光源的基本特性参数23

2.1.1辐射效率和发光效率23

2.1.2光谱功率分布24

2.1.3空间光强分布24

2.1.4光源的颜色25

2.1.5光源的色温25

2.2热辐射源25

2.2.1太阳25

2.2.2黑体模拟器26

2.2.3白炽灯27

2.3气体放电光源27

2.3.1汞灯28

2.3.2氙灯29

2.3.3空心阴极灯29

2.4固体发光光源30

2.4.1场致发光光源30

2.4.2发光二极管32

2.4.3其他固体发光光源36

2.5激光器37

2.5.1激光器的基本原理38

2.5.2激光器的分类38

2.5.3激光的特性43

思考题与计算题44

参考文献44

第3章 光电导器件45

3.1光敏电阻的工作原理与结构45

3.1.1光敏电阻的基本原理45

3.1.2光敏电阻的基本结构46

3.1.3几种典型的光敏电阻46

3.2光敏电阻的基本特性参数48

3.2.1光电导增益49

3.2.2光谱响应率49

3.2.3光电特性50

3.2.4伏安特性51

3.2.5时间响应52

3.2.6前历效应54

3.2.7温度特性54

3.3光敏电阻的变换电路55

3.3.1基本偏置电路55

3.3.2恒流电路56

3.3.3恒压电路56

3.3.4应用举例57

3.4光敏电阻的应用实例59

3.4.1照明灯的光电控制电路59

3.4.2火焰探测报警器59

3.4.3照相机电子快门60

思考题与计算题61

参考文献62

第4章 半导体结型光电器件63

4.1结型光电器件基本原理63

4.1.1热平衡状态下的p-n结63

4.1.2光照下的p-n结64

4.2光电池66

4.2.1硅光电池的基本结构66

4.2.2硅光电池的工作原理67

4.2.3硅光电池的特性参数67

4.3硅光电二极管69

4.3.1硅光电二极管基本结构69

4.3.2硅光电二极管的工作原理70

4.3.3光电二极管的电流方程70

4.3.4光电二极管的基本特性71

4.4硅光电三极管73

4.4.1硅光电三极管基本结构73

4.4.2硅光电三极管工作原理74

4.4.3硅光电三极管的特性75

4.5结型光电器件的偏置电路和放大电路77

4.5.1反向偏置电路77

4.5.2零伏偏置电路79

4.5.3光电器件和放大电路的连接80

4.6特殊结型光电器件81

4.6.1 PIN光电探测器81

4.6.2光电位置传感器（PSD）82

4.6.3象限探测器85

4.7半导体光电器件的特性参数与选择88

4.7.1半导体光电器件的特性参数88

4.7.2半导体光电器件的应用选择90

思考题与计算题91

参考文献92

第5章 光电成像器件93

5.1真空成像器件93

5.1.1像管93

5.1.2摄像管97

5.2固体成像器件102

5.2.1 CCD102

5.2.2 CMOS图像传感器107

5.2.3固体成像器件应用举例112

思考题与计算题113

参考文献114

第6章 红外与微光技术115

6.1红外探测器115

6.1.1热探测器115

6.1.2光子探测器118

6.1.3红外探测器阵列119

6.2微光夜视系统120

6.3红外辐射测量仪器121

6.3.1单色仪121

6.3.2光谱辐射计122

6.3.3红外分光光度计123

6.3.4傅里叶变换红外光谱仪124

6.3.5多通道光谱仪126

6.4红外技术的应用126

思考题与计算题128

参考文献128

第7章 微光信号处理技术129

7.1光电信号的滤波129

7.1.1维纳滤波器129

7.1.2匹配滤波器131

7.2相关检测133

7.2.1相关检测的数学原理133

7.2.2相关检测在光电信号处理中的应用136

7.3锁相放大技术137

7.4取样积分技术140

7.5光子计数器143

思考题与计算题147

参考文献147

第8章 常用光电探测技术148

8.1激光测试技术148

8.1.1激光干涉测试技术148

8.1.2激光衍射测试技术160

8.1.3激光测速技术164

8.2光纤测试技术169

8.3其他光电探测技术174

8.3.1三角法测试技术174

8.3.2机器视觉测试技术176

8.3.3莫尔测试技术178

思考题与计算题181

参考文献182

第9章 典型光电探测系统183

9.1瞬态表面高温测量及校准系统183

9.1.1瞬态表面高温光电探测系统183

9.1.2可溯源瞬态表面温度传感器动态校准系统191

9.1.3瞬态超高温测试的外推方法探索199

9.2激光光幕靶光电探测系统及校准200

9.2.1整体框架型激光光幕靶201

9.2.2分离型激光光幕靶203

9.2.3激光光幕靶的校准209

9.2.4激光光幕靶的应用拓展210

9.3其他光电探测系统212

9.3.1归一化植被指数光电探测系统212

9.3.2光纤传像元件光学特性光电探测系统215

9.3.3基于PSD的自动机运动参数光电探测系统218

9.3.4导弹轨上运动参数光电探测系统220

思考题与计算题221

参考文献221

附录223

实验一 光电二极管光谱响应的测试223

实验二 光敏电阻特性测试及应用226

实验三 光纤位移传感实验228

实验四 PSD位移测试229

实验五 CCD摄像法测量圆形工件直径实验231