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目录 1

绪论 1

第1章 辐射度和光度学基础 14

1.1 辐射度学量与光度学量 14

1.1.1 辐射度学的基本概念 14

1.1.2 辐射度的基本物理量 16

1.1.3 光度的基本物理量 18

1.1.4 热辐射的基本物理量 20

1.2 辐射度学与光度学中的基本定律 21

1.2.1 基尔霍夫（Kirchhoff）定律 21

1.2.2 朗伯（J.H.Lambert）余弦定律 24

1.2.3 距离平方反比定律 25

1.2.4 普朗克（Planck）定律 27

1.2.5 斯蒂芬-玻耳兹曼（Stefan-Boltzmann）定律 32

1.2.6 维恩位移定律 34

1.3 辐射能的传输基础 34

1.3.1 辐射能传输的几何光学基础 35

1.3.2 辐射能传输的波动光学基础 38

1.3.3 辐射能在传输中的损失 39

1.3.4 辐射在大气中的传输 41

1.3.5 辐射在介质中的传输 45

1.3.6 辐射在光波导中的传输 50

习题 57

参考文献 59

第2章 光电信息转换的物理基础 60

2.1 能带理论 60

2.1.1 能带图 60

2.1.2 半导体统计学 63

2.1.3 本征半导体与杂质半导体 66

2.1.4 简併与非简併半导体 69

2.1.5 外加电场中的能带图 70

2.1.6 直接带隙半导体与间接带隙半导体 71

2.2 非平衡态下的载流子 74

2.2.1 产生与复合 74

2.2.3 陷阱效应 75

2.2.2 非平衡载流子寿命τ 75

2.2.4 载流子的输运——扩散与漂移 76

2.2.5 半导体对光的吸收 78

2.3 PN结 80

2.3.1 PN结原理 80

2.3.2 PN结能带图 90

2.4 半导体异质结与肖特基势垒 92

2.4.1 半导体异质结 92

2.4.2 肖特基势垒 95

2.5 光电效应 97

2.5.1 光电导效应 97

2.5.2 光生伏特效应 103

2.5.3 光电发射效应 105

2.5.4 温差电效应 108

2.5.5 热释电效应 109

2.5.6 光子牵引效应 110

习题 110

参考文献 111

第3章 光电成像系统基础 112

3.1 光学元器件 112

3.1.1 透镜元器件（成像） 112

3.1.2 反射元器件（改变光的方向） 120

3.1.3 其他元器件 125

3.2.2 球面反射镜和透镜 128

3.2.1 几何光学的基本定律 128

3.2 典型光学元件的物像关系 128

3.2.3 非球面镜 136

3.3 光学系统的参数 139

3.3.1 光阑和光瞳 139

3.3.2 相对孔径和f／数 140

3.3.3 视场和视场角 141

3.4 像差简介 141

3.5 光辐射的调制 149

3.5.1 调制的基本原理 149

3.5.2 调制信号的频谱 151

3.5.3 调制盘 155

3.5.4 光栅莫尔条纹调制 158

3.5.5 电光调制 162

3.5.6 声光调制 166

习题 169

参考文献 170

第4章 光源与光电探测器 171

4.1 光电信息技术中常用的光源 171

4.1.1 光源的基本特性参数 171

4.1.2 热辐射源 174

4.1.3 气体放电光源 177

4.1.4 发光二极管 182

4.1.5 激光器 191

4.2.1 光电探测器的性能参数 196

4.2 光电探测器的性能参数与噪声 196

4.2.2 光电探测器的噪声 201

4.3 光子探测器 203

4.3.1 光电子发射探测器 204

4.3.2 光电导探测器 206

4.3.3 光伏探测器 211

4.3.4 其他光子探测器简介 218

4.4 热探测器 220

习题 227

参考文献 230

5.1.1 光盘存储类型 231

5.1 光盘及存储类型 231

第5章 光信息存储技术与光盘 231

5.1.2 光盘存储的特点 232

5.2 只读存储光盘 232

5.2.1 ROM光盘存储原理 232

5.2.2 ROM光盘主盘与副盘制备 233

5.2.3 ROM光盘“2P”的复制 234

5.3 一次写入光盘 235

5.3.1 一次写入方式 235

5.3.2 写／读光盘对存储介质的基本要求 235

5.3.3 WORM光盘的存储原理 237

5.4 可擦重写光盘 238

5.4.1 可擦重写相变光盘的原理 239

5.4.2 可擦重写磁光光盘存储 243

5.5 光盘衬盘材料 245

5.5.1 光盘规格 245

5.5.2 衬盘材料的选择 246

5.6 光信息存储新技术 247

5.6.1 持续光谱烧孔和三维光信息存储 249

5.6.2 电子俘获光存储技术 250

5.6.3 全息信息存储 252

5.6.4 光致变色存储 258

参考文献 260

习题 260

第6章 光电成像器件 261

6.1 光电成像器件的基本特性 261

6.1.1 光电成像器件的基本特性 261

6.2 光电成像原理与电视摄像制式 268

6.2.1 光电成像原理 268

6.2.2 电视制式 269

6.3 真空摄像管 271

6.3.1 氧化铅视像管的结构 271

6.3.2 其他视像管的靶结构简介 272

6.3.3　摄像管的性能参数 272

6.4.1 电荷存储 275

6.4 电荷耦合器件（CCD） 275

6.4.2 电荷耦合 277

6.4.3 电荷的注入和检测 278

6.4.4 CCD的特性参数 281

6.4.5 电荷耦合摄像器件 283

6.5 变像管和像增强管 289

6.5.1 典型结构与工作原理 289

6.5.2 性能参数 290

6.5.3 像增强管的级联 291

习题 295

参考文献 295

7.1 阴极射线管 296

7.1.1 基本结构与工作原理 296

第7章 光电显示技术 296

7.1.2 主要单元 297

7.1.3 CRT显示器的驱动与控制 299

7.1.4 彩色CRT 302

7.1.5 CRT的特点及应用 306

7.2 液晶显示 307

7.2.1 液晶的基本知识 307

7.2.2 扭曲向列型液晶显示（TN-LCD） 311

7.2.3 超扭曲向列型液晶显示（STN-LCD） 315

7.2.4 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD） 317

7.3 等离子体显示 320

7.3.1 气体放电基本知识 321

7.3.2 单色等离子体显示 322

7.3.3 彩色等离子体显示 325

7.4 场致发光显示 327

7.4.1 LED与无机LED 327

7.4.2 OLED 328

7.4.3 高场电致发光显示 330

7.5 其他显示技术 332

7.5.1 投影显示 332

7.5.2 真空荧光显示 333

7.5.3 电致变色显示 334

7.5.4 电泳显示 334

7.6 展望 335

参考文献 336

习题 336

8.1 双元探测方式 337

8.1.1 双元探测方式 337

第8章 光电探测方式与探测系统 337

8.2 四象限探测方式 340

8.3 光机扫描探测方式 345

8.4 线阵器件的探测方式 349

8.4.1 输出二进像信号的工作方式 350

8.4.2 输出灰度像的工作方式 353

8.5 光学视觉传感器 354

8.5.1 被动三维传感器 354

8.5.2 主动三维传感器 355

8.6.1 系统类型 358

8.6 直接探测系统 358

8.6.2 光电探测系统的指标 360

8.6.3 直接探测系统 361

8.6.4 直接探测系统的作用距离 364

8.6.5 直接探测系统的视场 369

8.7 相干探测方法 373

8.7.1 相干探测原理 374

8.7.2 相干探测的特点 376

8.7.3 相干探测的空间条件和频率条件 379

习题 381

参考文献 382