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第1章 光信息源及其特性、光辐射的度量 1

1.1光的特性 1

1.1.1光的波动性 1

1.1.2光的粒子性 3

1.1.3平面光波的能量与能流密度矢量 4

1.1.4光的波粒二象性 4

1.2光辐射的度量 5

1.2.1光谱光视效率 5

1.2.2常用的光度量和辐射度量 5

1.3辐射传播的几个基本定律 7

1.3.1照度的余弦定律和朗伯辐射表面辐射强度的余弦定律 8

1.3.2亮度守恒定律 9

1.3.3照度的距离平方反比定律 10

1.4光信息源及其特性 11

1.4.1光源的基本特性参数 11

1.4.2热辐射与黑体辐射定律 14

1.4.3自然辐射源——太阳、天空 16

1.4.4激光光源及其特点 18

参考文献 24

习题 25

第2章 二维线性时、空不变系统分析 26

2.1二维线性时、空不变系统 26

2.1.1二维线性系统的定义 26

2.1.2脉冲响应和叠加积分 26

2.2二维傅里叶变换 27

2.2.1二维傅里叶变换的定义及存在条件 27

2.2.2可分离变量函数的傅立叶变换 28

2.2.3具有圆对称函数的二维傅里叶变换——傅里叶-贝塞尔变换 28

2.2.4二维傅里叶变换定理 29

2.2.5常用函数和二维傅里叶变换 31

2.3二维线性空不变系统：传递函数 34

2.4二维抽样理论 35

2.4.1函数的抽样 35

2.4.2从抽样信号中恢复原函数 36

2.4.3空间-带宽积 38

参考文献 38

习题 39

第3章 光波在自由空间和波导中的传播 41

3.1球面波和平面波的复振幅表示 41

3.1.1球面波的复振幅表示 41

3.1.2平面波的复振幅表示 43

3.2平面波的角谱及角谱的传播 44

3.2.1平面波的空间频率 44

3.2.2平面波的角谱及其物理解释 45

3.2.3平面波角谱的传播 46

3.2.4衍射孔径对角谱的效应 49

3.3用角谱理论推导光在自由空间的传播 49

3.3.1标量衍射的推导及直观解释 49

3.3.2菲涅耳衍射公式 50

3.3.3夫琅禾费衍射与傅里叶变换 51

3.4光波在光波导中的传播 51

3.4.1基于几何光学的光纤维导光原理 52

3.4.2基于光的波动光学的波导导光理论 54

3.4.3光纤中的衰减 59

3.4.4单模光纤的横模 59

3.4.5单模光纤的色散 61

参考文献 64

习题 64

第4章 光电信息转换原理及器件 66

4.1光电信息转换的物理基础—能带理论 66

4.1.1晶体中电子的共有化运动导致原子的能级分离，形成能带 66

4.1.2能带结构 67

4.1.3本征半导体、掺杂半导体的能带 67

4.2半导体中的载流子浓度 69

4.2.1能级密度 69

4.2.2费米能级和电子占据率 70

4.2.3平衡载流子浓度 70

4.2.4本征半导体中的载流子浓度 72

4.2.5掺杂半导体的载流子浓度 72

4.2.6半导体中的非平衡载流子 73

4.3半导体光电效应 77

4.3.1光电导效应 78

4.3.2 p-n结光生伏特效应 81

4.3.3光电子发射效应 83

4.4常用光电信息转换器件 85

4.4.1光电信息转换器件的主要参数 85

4.4.2光电发射器件 87

4.4.3光电导器件 89

4.4.4半导体结型器件 90

4.4.5电荷耦合器件（CCD） 98

4.4.6光电信息转换器件的部分性能比较 102

参考文献 103

习题 103

第5章 光信息调制技术 104

5.1光调制的概念和基本原理 104

5.1.1光调制的概念及其分类 104

5.1.2光信号的调制原理 104

5.1.3实现光调制的几种效应 109

5.2光信号的调制常用技术 111

5.2.1直接调制和间接调制 111

5.2.2光强度调制技术 112

5.2.3光相位调制技术 114

5.2.4频率和波长的调制技术 117

5.2.5光偏振调制 119

5.3空间光调制技术 121

5.4基于光栅衍射的光的调制 129

参考文献 132

习题 132

第6章 光学成像系统的传递函数 133

6.1透镜的傅里叶变换 133

6.1.1透镜的相位变换作用 133

6.1.2透镜的傅里叶变换性质 134

6.2光的时、空相干性理论 138

6.2.1互相干函数与复相干度，交叉谱密度函数 138

6.2.2光场自相干函数（）和复自相干度 142

6.2.3准单色条件下光场的互强度J和复相干因子 143

6.2.4相干时间、相干长度、相干面积 143

6.3成像系统的一般分析 145

6.3.1透镜的点扩散函数PSF （Point Spread Function） 145

6.3.2衍射受限成像系统的点扩散函数-用光瞳函数代替透镜的孔径函数 148

6.4衍射受限系统的相干传递函数（CTF） 151

6.4.1相干照明衍射受限系统的物像关系 151

6.4.2衍射受限系统相干传递函数 152

6.5衍射受限成像非相干系统的传递函数 153

6.5.1非相干成像系统的光学传递函数（OTF） 153

6.5.2光学传递函数（OTF）与相干传递函数CTF的关系 156

6.5.3衍射受限的成像系统OTF 156

6.6准单色光照明下衍射受限光学系统的部分相干传递函数 159

6.6.1准单色光的传播和衍射 159

6.6.2薄透明物体对互强度的调制 160

6.6.3部分相干光的衍射 160

6.6.4范西特-策尼克定理（Vancittert-Zernike） 162

6.6.5部分相干场中透镜的傅里叶变换性质 165

6.6.6准单色光照明的光学成像系统的传递函数 166

6.7像差对传递函数的修正 169

参考文献 171

习题 171

第7章光信息处理技术 174

7.1空间滤波 174

7.1.1阿贝（Abbe）成像理论 174

7.1.2阿贝-波特（Abbe-Porter）实验 175

7.1.3空间滤波系统 175

7.2相干光学信息处理 178

7.2.1相干光学滤波系统 179

7.2.2空间滤波的傅里叶分析 180

7.2.3空间光学滤波器的类型 183

7.2.4光学系统补偿滤波器 186

7.2.5几种相干处理技术 187

7.3非相干光学处理及其应用 189

7.3.1相干与非相干光学处理主要差异 190

7.3.2图像的相乘和积分 192

7.3.3非相干光学相关与卷积处理 193

7.3.4基于衍射的非相干光学处理 196

7.3.5基于非相干的多通道并行处理 198

参考文献 199

习题 199

第8章 光电信息的存储与显示 201

8.1磁存储技术 201

8.1.1磁存储的特点 201

8.1.2磁存储原理 202

8.1.3磁存储系统的基本结构 202

8.1.4磁存储的存储方式 205

8.1.5硬盘的存储原理 205

8.2光存储技术 206

8.2.1光盘存储 206

8.2.2光全息存储 213

8.3半导体存储技术 218

8.3.1半导体存储器特点 218

8.3.2半导体存储器的分类 219

8.3.3半导体存储器的基本结构和组成 221

8.3.4快闪存储器（F1ash Memoty） 223

8.4显示器的结构、分类及其性能比较 225

8.4.1显示器的功能、性能、基本结构和分类 226

8.4.2显示器件基本特性的比较 229

8.5典型显示器的工作原理和基本技术 229

8.5.1液晶显示器（LCD） 229

8.5.2单晶硅反射式液晶（LCOS ）技术 236

8.5.3等离子体显示器（PDP） 239

参考文献 243

习题 244

第9章 典型光电信息系统 245

9.1人眼屈光度光电测试系统 245

9.1.1屈光度光学测量原理 245

9.1.2眼底图像信息的采集与处理 246

9.1.3眼底图像信息的采集与处理结果 247

9.2高能X—射线计算机层析光电成像系统 247

9.2.1 X射线的计算层析（CT）原理 247

9.2.2高能X—射线CT光电成像系统的构成 249

9.2.3疵病检测实例 251

9.3基于光栅衍射的窄脉冲激光光电告警系统 252

9.3.1激光光电告警系统的总体结构 252

9.3.2基于光栅衍射的窄脉冲激光波长和方向探测原理 253

9.3.3干涉条纹的实时采集与处理 254

9.3.4样机及其技术指标 255

9.4弹丸飞行速度的光电测试技术 256

9.4.1光电测速靶的基本原理及组成 256

9.4.2光电靶的类型 257

9.5基于黑体辐射的瞬态高温测量及校准技术 259

9.5.1蓝宝石光纤瞬态表面高温技术 259

9.5.2瞬态表面温度动态校准仪 264

9.6基于气体特征光谱吸收的瓦斯浓度光电监测系统 267

9.6.1瓦斯浓度光谱检测的基本原理 267

9.6.2差分吸收检测系统 269

9.6.3波长调制检测系统 270

参考文献 277

习题 279

附录A现代光电信息技术与应用信息源 280

附录B光电信息技术汉英名词术语对照 282

附录C缩略词 289