光探测器与红外探测器PDF电子书下载

目录 1

第一章　绪论 1

第二章　光子探测过程 6

2.1　某些光子探测机理的分类及其唯象描述 8

2.1.1 光子效应 10

2.1.2　热效应 32

2.1.3　波相互作用效应 41

2.2　辐射探测器中的噪声 45

2.2.1　半导体探测器中的噪声 46

2.2.2　光电发射器件中的噪声 51

2.3　优值 52

2.3.1 光谱响应 52

2.3.2　响应率 53

2.3.3　D＊ 54

2.3.4　D＊＊ 56

2.3.5　噪声等效功率 56

2.3.7　频率响应，响应时间，时间常数，f＊ 57

2.3.6　探测率 57

2.3.8　噪声频谱 58

2.4　信号起伏极限和背景起伏极限 58

2.4.1　信号起伏极限 59

2.4.2　背景起伏极限 62

2.4.3　信号起伏及背景起伏的综合极限 70

2.5　红外和光学探测器技术的现状 72

参考文献 80

第三章　热探测器 85

3.1 基本原理 86

3.2　温差电堆 94

3.3　测辐射热计 98

3.4　高莱元件与有关的探测器 106

3.5　热电探测器 109

3.6　其它类型的热探测器 115

3.7　热探测器在红外成像系统中的应用 116

参考文献 120

第四章　光伏和光电导红外探测器 122

4.1 基本理论 125

4.1.1　光子的直接探测 125

4.1.2　光电流，增益和响应率 125

4.1.3　噪声机理 127

4.1.4　探测率 130

4.1.5　探测器的其他参数 131

4.2　光伏探测器 133

4.2.1　理论 133

4.2.2　材料 139

4.3　本征光电导探测器 147

4.3.1　理论 147

4.3.2　材料 152

4.4　非本征光电导探测器 159

4.4.1　理论 159

4.4.2　材料 161

4.5　本章提要与几个结论 164

参考文献 179

第五章　光电发射探测器 182

5.1 引言 182

5.1.1　应用及优点 182

5.1.2　局限性 183

5.1.3　光电发射表面的类型：经典表面和负电子亲和势表面 184

5.1.4　反射式和透射式器件 185

5.1.5 本章提要 186

5.2.1　电子逸出能原理 187

5.2　光电发射过程 187

5.2.2　金属和半导体的逸出能参数 188

5.2.3　各种材料的阈值和光电发射物质的选择 191

5.3　经典光电发射表面 196

5.3.1　（CsSb）光电发射体 196

5.3.2　S-1（AgCsO）光电阴极 199

5.4　负电子亲和势（NEA）器件 202

5.4.1　引言和优点 203

5.4.2　负电子亲和势作用的物理基础 204

5.4.3　负电子亲和势GaAs 207

5.4.4　负电子亲和势表面模型的建立 210

5.4.5　反射和透射式负电子亲和势GaAs的制备和最佳性能的获取 213

5.4.6　其它负电子亲和势红外光电阴极 221

5.4.7　负电子亲和势硅 226

5.5　光电发射器件：光电倍增管 228

5.5.1 引言 228

5.5.2　光电阴极的暗电流 229

5.5.3　电子倍增器 232

5.5.4　光谱响应数据 237

5.5.5　负电子亲和势的专用分析工具 241

参考文献 243

第六章　用于红外成像的电荷转移器件 248

6.1 历史 248

6.2　电荷耦合器件 252

6.2.1　基本工作原理 252

6.2.2　极限性能 256

6.3　延时积分（TDI）和红外灵敏的CCID 269

6.4　直接注入：混合式和非本征硅 272

6.5　积累模式：非本征硅 277

6.6　红外电荷注入器件（CID） 278

6.7　结论 288

参考文献 289

第七章　非线性外差探测 290

7.1　双频单光子外差探测 290

7.2.1　多量子直接探测 294

7.2　双频多光子外差探测 294

7.2.2　多光子光混频理论 297

7.2.3　信噪比和最小可探测光子数 301

7.2.4　实验 303

7.2.5　讨论 307

7.3　利用非线性器件的三频单光子外差探测 309

7.3.1　系统结构 310

7.3.2　应用于具有正弦波输入信号的连续波雷达 316

7.3.3　应用于具有高斯输入信号（高斯谱）的连续波雷达 326

7.3.4　应用于具有高斯输入信号（洛伦兹谱）的连续波雷达 335

7.3.5　应用于模拟通讯系统 339

7.3.6　在低频下和各种结构中的运用 340

7.3.7 数值计算例子：CO2激光雷达 343

7.3.8　应用于二进制通信和脉冲雷达（真空通道） 343

7.3.9　应用于二进制通信和脉冲雷达（对数正态大气通道） 358

7.3.10　讨论 364

7.4 用于探测远处目标的多频单光子选择性外差辐射测量技术 366

7.4.1 两种接收频率的结构 367

7.4.2　n个接收频率和因子k 370

7.4.3　两个高斯信号的信噪比和最小可探测功率 372

7.4.4　数值实例：天体的CN辐射 374

7.4.5　讨论 376

参考文献 379

第八章　光学和红外探测技术的晚近发展 382

8.1 热探测器 382

8.1.2　测辐射热计 383

8.1.1 温差电堆 383

8.1.3　高莱探测器及其他同类探测器 385

8.1.4　热电探测器 385

8.1.5　其他类型的热探测器 387

8.1.6　热探测器在红外成像系统中的应用 388

8.2　光伏、光电导和雪崩光电二极管探测器 389

8.2.1　本征光伏探测器 389

8.2.2　本征光电导探测器 390

8.2.3　非本征光电导探测器 390

8.2.4　雪崩光电二极管 391

8.3　光电发射探测器 392

8.4 电荷转移成像器件 394

8.4.1　近红外和可见光CCD成像仪 394

8.4.2　热景物CCD成像仪 395

8.5　外差探测器 398

8.6　光学和红外探测器技术的发展设想 399

参考文献 401