光电检测技术及应用PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 引言 1

1.2 光电检测系统的基本构成和工作原理 2

1.2.1 光电检测系统的基本构成 2

1.2.2 光电检测系统的基本工作原理 5

1.2.3 光电检测系统的基本结构形式 6

1.3 光电检测技术的发展 9

习题与思考题 11

第2章 光电检测用光源 12

2.1 光的产生及光源分类 12

2.1.1 光的本质及产生 12

2.1.2 光源分类 13

2.2 光源的基本特性参数 13

2.2.1 辐射效率和发光效率 14

2.2.2 光谱功率分布 14

2.2.3 空间光强分布 15

2.2.4 光源的色温 15

2.2.5 光源的颜色 16

2.3 光电检测常用光源 16

2.3.1 热辐射光源 16

2.3.2 气体放电光源 18

2.3.3 固体发光光源 19

2.3.4 激光器 26

习题与思考题 30

第3章 光电探测器概述及光电导探测器 31

3.1 光探测器的物理基础 31

3.1.1 光电效应和光热效应 32

3.1.2 光电转换定律 33

3.2 光电探测器的特性参数 33

3.2.1 量子效率 33

3.2.2 灵敏度 34

3.2.3 响应时间 35

3.2.4 噪声等效功率NEP和探测率D＊ 36

3.2.5 线性度 37

3.2.6 探测器噪声 37

3.2.7 其他参数 40

3.3 光电导探测器 40

3.3.1 光电导效应 40

3.3.2 光敏电阻 41

习题与思考题 51

第4章 光伏特探测器 53

4.1 光伏特效应 53

4.2 光伏探测器的工作模式 55

4.3 光电池 56

4.3.1 硅光电池的基本结构和工作原理 57

4.3.2 硅光电池的特性参数 58

4.3.3 光电池偏置电路 61

4.3.4 光电池的应用 65

4.4 硅光电二极管和硅光电三极管 66

4.4.1 硅光电二极管结构及工作原理 66

4.4.2 硅光电三极管结构及工作原理（又称光电晶体管） 67

4.4.3 硅光电二极管与硅光电三极管特性比较 68

4.4.4 光电二极管和三极管的偏置电路 72

4.4.5 光电二极管和三极管的应用 77

习题与思考题 84

第5章 光电发射器件 85

5.1 光电发射（外光电）效应 85

5.2 光电管 86

5.3 光电倍增管 87

5.3.1 光电倍增管的结构 87

5.3.2 光电倍增管的主要特性参数 88

5.3.3 光电倍增管的供电和信号输出电路 92

5.3.4 微通道板光电倍增管 95

5.3.5 光电倍增管的应用 95

5.4 各种光电探测器件的性能比较和应用选择 97

5.4.1 接收光信号的方式 97

5.4.2 各种光电探测器件的性能比较 97

5.4.3 光电检测器件的应用选择 98

习题与思考题 99

第6章 光电成像器件 100

6.1 光电成像器件概述 100

6.1.1 光电成像器件的类型 100

6.1.2 成像原理 101

6.1.3 光电成像器件的基本特性 102

6.2 真空摄像管 105

6.2.1 摄像管的基本原理 105

6.2.2 摄像管的性能参数 105

6.2.3 光电导式摄像管 108

6.2.4 光电发射式摄像管 110

6.3 电荷耦合器件（CCD） 112

6.3.1 电荷耦合器件工作原理 112

6.3.2 电荷耦合器件的特性参数 116

6.3.3 电荷耦合摄像器件（ICCD） 118

6.4 自扫描光电二极管阵列 124

6.4.1 SSPD线阵列 124

6.4.2 SSPD面阵列 128

习题与思考题 131

第7章 非相干检测方法与系统 132

7.1 光电信号变换及光电检测系统分类概述 132

7.2 直接检测系统 133

7.2.1 直接检测系统的基本原理 134

7.2.2 直接检测系统的基本特性 134

7.3 随时间变化的光电信号检测方法及系统 136

7.3.1 幅值法 137

7.3.2 频率法 141

7.3.3 相位和时间测量法 142

7.4 空间分布的光电信号检测方法与系统 145

7.4.1 光学目标和空间定位 145

7.4.2 几何中心检测法 146

7.4.3 亮度中心检测法 150

习题与思考题 158

第8章 相干检测方法与系统 159

8.1 相干检测的基本原理 159

8.1.1 光学干涉和干涉测量 159

8.1.2 干涉测量技术中的调制和解调 160

8.2 基本干涉系统及应用 161

8.2.1 典型的双光束干涉系统 161

8.2.2 多光束干涉系统 163

8.2.3 光纤干涉仪 164

8.3 同频率相干信号的相位调制与检测方法 165

8.3.1 相位调制与检测的原理 165

8.3.2 同频相干信号的检测方法 166

8.4 光外差检测方法与系统 168

8.4.1 光外差检测原理 168

8.4.2 光外差检测的特性 171

8.4.3 光外差检测条件 174

8.4.4 光外差检测的调频方法 176

8.4.5 光外差检测方法与应用 181

习题与思考题 187

第9章 光电检测技术在机械领域的典型应用 188

9.1 双频激光干涉仪 188

9.1.1 双纵模双频激光干涉仪的组成 188

9.1.2 工作原理分析 189

9.2 表面粗糙度测量仪 191

9.2.1 光点变位法（三角法） 192

9.2.2 临界角法 192

9.2.3 光纤传感器检测法 194

9.2.4 激光散射法 196

9.3 同轴式高分辨率激光轮廓仪 198

9.3.1 同轴式干涉轮廓仪工作原理 199

9.3.2 同轴式高分辨率激光干涉轮廓仪测量形状误差分析 199

9.3.3 测量精度分析 200

9.4 工业CT（探伤）涡流成像系统 203

9.5 CCD成像测量技术 205

9.5.1 CCD传感器检测玻璃管外径和壁厚 206

9.5.2 CCD钢板计数器 207

9.5.3 用CCD检测外圆直径 207

习题与思考题 209

第10章 光电检测技术在其他方面的典型应用（二） 210

10.1 光电检测技术在环保科学研究及工程领域的应用 210

10.1.1 光谱测试技术基础 210

10.1.2 大气质量中烟尘量检测 214

10.1.3 大气中有害气体含量监测 220

10.1.4 水质污染监测 222

10.2 光电检测技术在军事领域的应用 228

10.2.1 光电制导 228

10.2.2 激光雷达 229

10.3 光电检测技术在生物科学研究及医疗工程领域的应用 233

10.3.1 生物芯片检测技术概述 233

10.3.2 生物芯片检测装置 234

10.3.3 光电式血糖仪 237

参考文献 239