光电信号检测PDF电子书下载

第一章 光辐射物理基础 1

§1.1 光辐射的度量 1

§1.2 温度辐射与物体的辐射特性 3

1.2.1 温度辐射与黑体辐射定律 3

1.2.2 人工黑体及其辐射特性 7

1.2.3 通用辐射源及其发光特性 9

1.2.4 目标辐射与背景辐射 10

§1.3 受激辐射与激光器 11

1.3.1 受激辐射和吸收 12

1.3.2 激光的形成及其特点 12

1.3.3 常见激光器系统及其特性 15

§1.4 辐射在传输媒质中的衰减 20

1.4.1 表征辐射在媒质中衰减的物理量 20

1.4.2 大气特性及其对辐射传输的影响 21

1.4.3 材料对光辐射的反射、吸收和透射特性 26

§1.5 辐射传输的电磁理论 30

1.5.1 辐射在自由空间和均匀介质中的传播 30

1.5.2 辐射在无限均匀导电媒质中的传播 31

1.5.3 辐射在不连续媒质界面的传输 33

1.5.4 高反射膜与增透膜 34

§1.6 光辐射的调制 37

1.6.1 调制的形式及其主要特性 37

1.6.2 调制盘 44

1.6.3 电光调制器 53

1.6.4 声光调制器 58

第二章 光辐射探测器 61

§2.1 探测器的性能参数及测量 61

2.1.1 探测器的性能参数 61

2.1.2 探测器性能参数的测量 66

§2.2 随机过程和探测器噪声 67

2.2.1 噪声随机过程的描述及其统计性质 68

2.2.2 随机过程的自相关函数及其功率谱 71

2.2.3 高斯噪声和白噪声 76

2.2.4 光电系统中常见噪声的产生机制 80

2.2.5 探测器噪声的测量 86

2.2.6 探测器噪声对探测器灵敏度的限制 88

§2.3 光电检测的统计性质和响应过程 91

2.3.1 光电检测的统计性质 91

2.3.2 光电检测的泊松计数统计 92

2.3.3 光电检测的条件泊松计数统计 96

2.2.4 光电检测过程的时间统计 97

2.2.5 光电检测过程的均值和方差 99

§2.4 光电子发射探测器 100

2.4.1 光电子发射与光电阴极 100

2.4.2 光电二极管 102

2.4.3 光电倍增管（PMT） 105

2.4.4 通道电子倍增器和微通道板 110

§2.5 半导体光电探测器 113

2.5.1 光电导探测器（PC） 113

2.5.2 光伏探测器（PV） 121

§2.6 热探测器 127

2.6.1 热探测器对光辐射的温度响应 128

2.6.2 测辐射热电偶 130

2.6.3 测辐射热敏电阻探测器 132

2.6.4 热释电探测器 134

§2.7 成象电荷耦合器件（CCD） 137

2.7.1 电荷耦合器件的工作原理 137

2.7.2 电荷耦合器件的主要性能参数 139

第三章 光辐射直接检测与外差检测 141

§3.1 直接检测 141

3.1.1 光探测器的平方律特性 141

3.1.2 直接检测系统的信噪比和灵敏度分析 142

3.1.3 强度调制光的直接检测 144

§3.2 外差检测 145

3.2.1 外差检测的基本原理 146

3.2.2 外差检测系统的信噪比和灵敏度分析 146

3.2.3 光外差检测的条件 151

3.2.4 三频外差检测 154

3.2.5 外差检测与直接检测的性能比较 157

第四章 光电检测信号的前置放大和滤波 159

§4.1 前置放大电路和器件噪声 159

4.1.1 放大器的噪声 159

4.1.2 电路元件的噪声 165

4.1.3 前置放大器的低噪声设计 179

4.1.4 实用低噪声前置放大器 184

§4.2 有源滤波器的构成和电路设计 189

4.2.1 有源滤波器的传输函数 190

4.2.2 二阶有源滤波器的构成方法 193

4.2.3 二阶有源滤波器的电路设计 194

第五章 光电信号的最佳检测 200

§5.1 维纳滤波器 200

5.1.1 维纳滤波器 200

5.1.2 物理上可实现的维纳滤波器 202

§5.2 匹配滤波器 205

§5.3 相关检测 208

5.3.1 相关检测的原理 208

5.3.2 锁相放大器 210

§5.4 积累检测 217

5.4.1 积累检测的原理 217

5.4.2 门积分器的原理分析 223

5.4.3 采样积累器的使用参数 226

5.4.4 多点积累检测 229

§5.5 光电检测信号的最大后验估值 236

5.5.1 最大后验概率（MAP）估值的原理 236

5.5.2 多模接收机中的最大后验参量估值 238

5.5.3 具有背景噪声的单色光场计数强度的MAP估值 240

5.5.4 正弦强度调制的高斯相位角MAP估值 240

5.5.5 正弦强度调制的频率MAP估值 241

§5.6 光电检测信号的最大似然估值 242

5.6.1 高斯信号的最大似然估值 243

5.6.2 稳态光强的最大似然估值 244

5.6.3 光电信号振幅的最大似然估值 245

5.6.4 光电信号的相位估值—锁相环路 246

§5.7 光子计数技术 248

5.7.1 光子计数的原理 248

5.7.2 光子计数系统的测量误差 252

第六章 典型光电信号检测系统 254

§6.1 测辐射计与温度探测系统 254

§6.2 激光测距系统 258

6.2.1 单脉冲激光测距仪 258

6.2.2 重复脉冲激光测距 259

6.2.3 连续波相位测距 261

§6.3 方位探测、搜索跟踪系统 264

6.3.1 搜索跟踪系统的距离方程 264

6.3.2 跟踪系统中的位标器 266

6.3.3 误差信号的提取 267

§6.4 热成象系统 269

6.4.1 热成象系统概述 269

6.4.2 红外电荷耦合器件成象系统 270

§6.5 激光多普勒测速系统 273

§6.6 傅立叶变换红外光谱仪 279

§6.7 光学多道分析器（OMA） 283

6.7.1 多色仪 284

6.7.2 硅靶光导摄象管及摄象机 285

6.7.3 OMA系统的数据采集和处理 288

参考文献 291