光电子学及其应用PDF电子书下载

目录 1

第一章 光 1

1.1 光的性质 2

1.2 光的波动特性 4

1.2.1 偏振 9

1.2.2 线性叠加原理 13

1.2.3 干涉 16

1.2.4 衍射 24

1.3 光源——黑体辐射源 26

1.4 辐射度系统与光度系统的参量 30

1.4.1 光源参量 30

1.4.2 接收器参量 32

习题 36

第二章 固体物理基础 38

2.1 量子力学的若干概念 38

2.2 固体能带 44

2.3 电导率 50

2.4 半导体 52

2.4.1 本征半导体 52

2.4.2 掺杂半导体 54

2.4.3 激子 57

2.5 载流子浓度 58

2.6 逸出功 63

2.7 半导体中的剩余载流子 64

2.7.1 载流子的扩散运动 65

2.8 p-n结 67

2.7.2 载流子的扩散与漂移 67

2.8.1 平衡状态下的p-n结 68

2.8.2 正偏p-n结中的电流 71

2.8.3 反偏p-n结中的电流 73

2.8.4 结的结构及耗尽层电容 75

2.8.5 基本理论与实际二极管的差别 78

2.8.6 其它p-n结 79

习题 80

第三章 光调制 83

3.1 椭圆偏振 83

3.2 双折射 85

3.3 旋光作用 89

3.4 电-光效应 90

3.5 克尔调制器 100

3.6 扫描和开关 102

3.7 法拉弟效应与磁-光器件 104

3.8 声-光效应 107

3.9 非线性光学 113

习题 119

第四章 显示器件 121

4.1 发光现象 121

4.2 光致发光 123

4.3 阴极发光 126

4.4 阴极射线管 127

4.5 场致发光 131

4.6.1 辐射复合过程 135

4.6.2 LED材料 140

4.6.3 商品LED材料 141

4.6.4 LED结构 143

4.6.5 LED的响应时间 146

4.6.6 LED的驱动电路 147

4.7 等离子体显示器 149

4.8 显示器的亮度 150

4.9 液晶显示器（LCD） 151

4.6 注入发光和发光二极管（LED） 154

习题 159

第五章 激光器原理 161

5.1 光的发射和吸收 162

5.2 爱因斯坦关系式 164

5.3 辐射吸收 166

5.4 粒子数反转 169

5.5 光反馈 172

5.6 阈值条件与激光器损失 173

5.7 线型函数 176

5.8 粒子数反转与泵浦阈值条件 180

5.9 激光器的振荡模式 185

5.9.1 纵模 185

5.9.2 横模 187

5.10 激光器的类型 188

5.10.1 掺杂绝缘体激光器 189

5.10.2 半导体激光器 194

5.10.3 气体激光器 209

5.10.4 液体激光器——染料激光器 221

习题 225

第六章 激光器应用 227

6.1 单模工作 227

6.2 频率稳定性和兰姆凹陷 228

6.3 锁模技术 231

6.3.1 主动锁模 234

6.3.2 被动锁模 234

6.4 Q-开关 235

6.4.1 转镜式Q-开关 236

6.4.2 电-光Q-开关和声-光Q-开关 238

6.4.3 被动Q-开关 239

6.5 激光特性 239

6.5.1 方向性 240

6.5.3 相干性 241

6.5.2 线宽 241

6.5.4 亮度 244

6.5.5 聚焦性能 244

6.5.6 调谐性 246

6.6 激光测距 247

6.6.1 干涉测量法 247

6.6.2 激光脉冲测距 258

6.6.3 光束调制遥测法 262

6.7 激光衍射测量 267

6.8 激光准直 272

6.9 全息术与全息测量 278

6.9.1 全息干涉测量术 280

6.9.2 全息计算机存储器 283

6.10 激光诱导核聚变 285

习题 286

第七章 光探测器 288

7.1 热探测器件 289

7.1.1 热电偶探测器 291

7.1.2 热电阻辐射热探测器 292

7.1.3 气动探测器 293

7.1.4 热电晶体探测器 293

7.2 光子探测器件 295

7.2.1 光电发射机理 295

7.2.2 真空光电二极管 298

7.2.3 光电倍增管 298

7.2.4 光电倍增管的噪声 301

7.2.5 光子计数技术 304

7.2.6 图象增强器 305

7.2.7 光电导探测器 306

7.2.8 光电导探测器的噪声 310

7.2.9 几种光电导材料特点 312

7.2.10 结型探测器 313

7.3 光探测器的特性参数 329

习题 331

第八章 光导纤维 334

8.1 全内反射 335

8.2 平面介质波导 339

8.3 光导纤维 345

8.3.1 折射率突变型光纤 345

8.3.2 内部模散 349

8.3.3 折射率缓变型光纤 351

8.3.4 低模散光纤 353

8.4 光纤中的传输损耗 356

8.4.1 弯曲损耗 356

8.4.2 光纤的固有损耗 357

8.5 光纤材料和生产工艺 359

8.5.1 玻璃光纤 359

8.5.2 塑料光纤 361

8.6 光纤的连接 362

8.7 光缆 365

习题 366

第九章 光纤通讯系统 369

9.1 调制方法 369

9.1.1 模拟调制 371

9.1.2 数字调制 374

9.2 自由空间通讯 378

9.3 光纤通讯系统 380

9.3.1 工作波长 383

9.3.2 发送器设计 384

9.3.3 探测器设计 390

9.3.4 光纤的选择 398

9.3.5 系统设计原则 400

9.3.6 光纤通讯发展前景 402

9.4 集成光学 403

9.4.1 平板和条形集成光波导 404

9.4.2 集成光学元件 406

9.4.3 集成光源和光探测器 409

习题 411

第十章 光电检测技术 413

10.1 光电变换器 414

10.1.1 光电变换器的基本形式 414

10.1.2 典型光电变换器计算 419

10.2 模拟变换 436

10.2.1 简单式变换 436

10.2.2 温度补偿 438

10.2.3 差动式变换 439

10.2.4 光外差式变换 442

10.3 模-数变换 444

10.3.1 位移-条纹变换 444

10.3.2 位移-代码变换 454

10.3.3 光电器件的选择 457

10.4 特种光电器件及其检测应用 460

10.4.1 光敏二极管和三极管阵列 460

10.4.2 电荷耦合器件（CCD） 468

10.4.3 光敏阵列器件在检测中的应用 475

10.4.4 光电位置敏感器件（PSD） 481

10.4.5 PSD在检测中的应用 483

习题 487

第十一章 光纤传感技术 488

11.1 概述 488

11.2 光强调制型机械量传感器 489

11.2.1 引言 489

11.2.2 反射式位移光纤传感器 491

11.2.3 透射式位移传感器 498

11.2.4 光纤微弯曲传感器 505

11.2.5 基于全反射原理的光纤传感器 515

11.2.6 其它几种机械量传感器 518

11.3 光强调制型温度传感器 525

11.3.1 引言 525

11.3.2 辐射式光纤温度计 527

11.3.3 热色式光纤温度传感器 537

11.3.4 半导体吸收式光纤测温仪 540

11.3.5 荧光余辉时间式温度传感器 545

11.3.6 采用液芯波导探头的温度传感器 550

11.4 光强调制型液面、浓度、流量传感器 554

11.4.1 光纤液面传感器 554

11.4.2 光纤浓度计 556

11.4.3 光纤流量计 559

11.4.4 远距离漏液检测 562

11.5 化学量光纤传感器 565

11.5.1 引言 565

11.5.2 气体和液体成分传感器 565

11.5.3 放射线光纤传感器 570

11.5.4 生物体用化学量传感器 573

11.6 光功率推动光纤传感器 574

11.6.1 引言 574

11.6.2 光功率推动热电偶传感器 577

11.6.3 光功率推动热敏电阻传感器 579

11.6.4 光功率推动压电传感器 582

习题 586

参考文献 587