激光光电检测PDF电子书下载

第一章 激光原理基础 1

1.1 激光的基本特性 1

一、激光的方向性 1

二、激光的高亮度 1

三、激光的相干性 2

1.2 激光的产生 4

一、原子的能级 4

二、光与物质的相互作用 5

三、玻尔兹曼分布律与光吸收 8

四、粒子数反转与光放大 9

五、激光介质的增益 9

六、谐振腔概述 10

七、产生激光的阈值条件 12

1.3 光谱线的加宽 13

一、自然加宽 13

二、碰撞加宽 14

三、多普勒加宽 15

四、综合加宽 19

1.4 激光谐振腔与高斯光束 20

一、谐振腔的稳定性 20

二、激光腔的膜 22

三、高斯光束 24

四、高斯光束的转换 28

1.5 能级系统的速率方程 32

一、二能级系统的速率方程 32

二、三能级系统的速率方程 33

三、四能级系统的速率方程 34

1.6 连续激光器的增益及工作特性 39

一、小信号稳态增益 39

二、增益饱和和烧孔 40

三、输出功率与最佳透射率 45

四、单纵模激光的极限线宽 47

五、线宽小结 50

六、频率牵引效应 50

1.7 氦氖激光器 51

一、氦氖激光器的工作原理 51

二、氦氖激光器的结构 53

三、输出功率和运转参数 54

四、对3.39μm波长激光振荡的抑制 56

五、氦氖激光器的稳频 57

六、双频氦氖激光器及其稳频 58

参考文献 60

第二章 激光干涉测量 61

2.1 光的叠加与干涉原理 61

一、光的叠加与干涉 61

二、双光束干涉条纹 68

三、白光干涉 72

2.2 激光干涉仪的构成 73

一、概述 73

二、激光干涉仪主要构件的作用原理 77

2.3 激光干涉测长技术 84

一、倍频鉴向 84

二、干涉条纹的移相 85

三、非接触式定位 88

四、大气修正 91

2.4 双频激光干涉仪 97

一、概述 97

二、双频激光干涉仪的测长公式 99

三、双频激光干涉仪的工作原理 99

四、测量功能的扩展 104

参考文献 105

第三章 激光衍射测量 106

3.1 衍射基本原理 106

一、惠更斯--菲涅耳原理 106

二、菲涅耳--基尔霍夫衍射公式 107

三、基尔霍夫衍射公式的近似 107

四、巴俾涅原理 110

3.2 夫琅和费单缝衍射及其应用 111

一、夫琅和费单缝衍射和矩孔衍射 111

二、各种狭缝形位的计算公式 113

三、测量精度和量程 114

四、应用举例--纤维直径激光衍射检测系统 115

3.3 夫琅和费圆孔衍射及其应用 116

一、夫琅和费圆孔衍射 116

二、应用举例--微孔径激光检测系统 119

3.4 菲涅耳衍射及菲涅耳透镜 120

一、菲涅耳衍射 120

二、菲涅耳半波带法 121

三、菲涅耳透镜 122

3.5 衍射缩放法测量微尺寸 125

一、基本原理 125

二、光电面接收修正因子 125

三、应用举例 126

3.6 光学图样光电探测动态仿真及误差修正 127

一、基本原理 127

二、应用举例 128

参考文献 130

第四章 激光全息干涉测量 131

4.1 全息术及其基本原理 131

一、全息术概述 131

二、全息术的基本原理 132

4.2 全息图的几何分析 134

一、基元全息图条纹的分布 134

二、点光源照明的波前再现 136

三、像的放大率 139

4.3 体积全息图 139

一、体积全息图的记录 139

二、体积全息图的波前再现 142

4.4 全息干涉测量方法 142

一、二次曝光法 143

二、单次曝光法 145

三、时间平均法 146

4.5 全息干涉测量应用举例 147

一、测定光学玻璃折射率的不均匀性 147

二、全息光栅及位移精密测量 149

参考文献 154

第五章 光纤传感检测技术 155

5.1 光纤的基本理论 155

一、光线理论 155

二、波动理论 159

三、光纤的传输特性 165

5.2 光纤传感检测原理 167

一、光纤传感原理 167

二、光纤传感器信号检测技术 172

5.3 光纤传感检测中的补偿技术 175

一、双光路补偿 176

二、单光路补偿 178

5.4 光纤传感检测技术应用 179

一、激光光纤式表面粗糙度智能检测系统 179

二、工业用内窥镜 180

参考文献 182

第六章 其他光电检测方法 183

6.1 CCD图像传感器及其应用 183

一、CCD芯片的结构 183

二、CCD工作原理 184

三、CCD基本性能参数 185

四、CCD应用 187

6.2 CMOS图像传感器 188

一、CMOS图像传感器的现状 188

二、CMOS图像传感器的总体结构 189

三、CMOS图像传感器的发展趋势 189

四、基于CCD和CMOS技术的混合数字图像传感器BCMD 190

6.3 PSD及其应用 190

一、一维PSD的工作原理 190

二、二维PSD的工作原理 191

三、四象限PSD的工作原理 191

四、PSD应用 192

6.4 激光扫描法 192

一、测量原理 192

二、分析和讨论 193

6.5 激光半焦斑边缘检测法 194

一、理论模型 194

二、仿真与检出灵敏度的讨论 195

三、半焦斑边缘检出法 196

6.6 激光准直测量 196

一、激光准直的原理 196

二、准直激光器 197

三、准直光束的抖动和折射问题 198

6.7 激光三角法测量 199

一、三角法测量的原理 200

二、测控系统 200

6.8 分布式光纤传感技术 201

一、分布式光纤传感技术的特点 201

二、分布式光纤传感技术的现状 202

三、分布式光纤传感技术的应用与发展 204

参考文献 205