红外辐射及应用PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 光电技术及探测器 1

1.2 军用光电系统的特点、结构与应用 4

1.3 机载光电系统设备的现状、特点与发展趋势 5

1.3.1 军用红外光电系统的分类 5

1.3.2 军用红外光电系统的基本构成 6

1.3.3 军用红外光电系统及其发展趋势 8

1.3.4 军用红外光电系统需要解决的问题 10

第2章 红外辐射及传输 11

2.1 红外辐射的度量与计算 11

2.1.1 基本辐射量 11

2.1.2 各辐射量间的关系 15

2.1.3 朗伯源（Lambert）及其辐射特性 18

2.2 红外辐射规律 21

2.2.1 热辐射与红外辐射 21

2.2.2 辐射与物质的相互作用 22

2.2.3 基尔霍夫定律 23

2.2.4 黑体模型与实验曲线 24

2.2.5 普朗克定律 26

2.2.6 斯特芬—玻耳兹曼定律 28

2.2.7 维恩位移定律和最大辐射度定律 28

2.2.8 非黑体辐射规律 29

2.2.9 黑体辐射计算及函数表 34

2.3 目标与背景的辐射特性 36

2.3.1 目标辐射特性 36

2.3.2 背景辐射 43

2.3.3 空中目标反射辐射特性 44

2.4 红外辐射的大气传输 52

2.4.1 大气的结构和组成 52

2.4.2 大气的衰减 54

2.4.3 大气的吸收衰减 55

2.4.4 大气的散射衰减 57

2.4.5 能见距 59

附录 黑体辐射函数表 60

习题 65

第3章 红外探测器 67

3.1 红外探测器发展概述 67

3.2 红外探测器的物理基础 68

3.2.1 半导体中光子的吸收 68

3.2.2 外光电效应 70

3.2.3 内光电效应 71

3.2.4 热探测器对光的吸收 72

3.3 红外探测器的性能参数 74

3.3.1 响应率 74

3.3.2 噪声等效功率NEP 74

3.3.3 探测率D 75

3.3.4 比探测率D 75

3.3.5 响应时间τ 76

3.3.6 光谱灵敏度 76

3.3.7 量子效率 76

3.4 红外探测器的分类及工作原理 77

3.4.1 光电子发射探测器 77

3.4.2 热释电探测器 79

3.4.3 光电导探测器理论 82

3.4.4 光伏探测器 92

3.4.5 光伏器件理论 97

3.5 单光子红外探测 113

3.6 探测器的选择 117

3.7 红外探测器的使用温度与制冷 117

习题 122

第4章 量子阱红外探测器 124

4.1 简介 124

4.2 量子阱红外光电探测器的基本原理 126

4.3 量子阱中态的改变 129

4.3.1 束缚态到束缚态跃迁（B-BQWIP） 129

4.3.2 束缚态到连续态跃迁（B-CQWIP） 130

4.3.3 束缚态到准束缚态跃迁（B-DBQWIP） 135

4.4 超晶格量子阱红外探测器 135

4.5 多波长的量子阱红外探测器 138

4.6 量子点（Quantum Dot）红外探测器 139

4.7 量子阱探测器的光耦合 141

4.7.1 耦合的原因 141

4.7.2 耦合的方式 145

习题 147

第5章 噪声 148

5.1 红外探测器中的噪声 148

5.1.1 热噪声 148

5.1.2 产生－复合噪声 149

5.1.3 1/f噪声 149

5.1.4 放大器噪声 151

5.1.5 总噪声 151

5.1.6 背景噪声与背景极限探测率 152

5.2 量子阱红外探测器的噪声 154

5.2.1 光导型量子阱探测器的噪声 154

5.2.2 光伏型量子阱探测器的噪声 155

5.3 红外系统噪声 156

5.4 探测器噪声的量子理论 157

5.4.1 基本概念 157

5.4.2 散粒噪声的表示 158

习题 164

第6章 红外光学系统与光学材料 165

6.1 概述 165

6.1.1 红外汇聚光学系统 165

6.1.2 红外光学系统与可见光学系统的区别 166

6.1.3 红外光学系统的设计要求 168

6.2 红外光学系统的参数 168

6.2.1 光阑 168

6.2.2 入瞳 168

6.2.3 相对孔径 169

6.2.4 视场与视场角 170

6.3 像差 171

6.4 红外光学系统的分类 172

6.5 红外辐射的光学调制 175

6.5.1 光学调制 175

6.5.2 调制盘的光学调制 175

6.6 红外材料 181

6.6.1 红外辐射材料 181

6.6.2 红外透光材料 182

6.6.3 红外窗口 191

6.6.4 负折射材料 197

习题 199

第7章 红外成像跟踪 200

7.1 红外热成像系统 200

7.1.1 基本概念 200

7.1.2 光学机械扫描成像系统 201

7.1.3 电子扫描成像系统 202

7.1.4 固体自扫描成像系统 204

7.2 成像系统的基本技术参数 207

7.3 成像系统的性能 208

7.3.1 红外热成像系统的静态特性 208

7.3.2 视距估算中应考虑的主要因素 212

7.3.3 热成像系统的视距估算 214

7.4 成像跟踪系统 214

7.4.1 成像跟踪系统的组成结构 214

7.4.2 成像跟踪系统的工作原理 215

7.5 量子成像 221

7.5.1 经典成像分辨率极限 221

7.5.2 横向分辨率 221

7.5.3 纵向分辨率 223

习题 223

第8章 方位探测与搜索系统 225

8.1 概述 225

8.1.1 方位探测系统与搜索跟踪系统间的关系 225

8.1.2 方位探测系统的分类 225

8.2 L形方位探测系统的工作原理 227

8.2.1 光点扫描圆 227

8.2.2 基准信号的产生 228

8.2.3 目标方位信息的产生 229

8.2.4 方位信号的提取 231

8.3 扫描搜索系统 235

8.3.1 搜索系统的功用 235

8.3.2 对搜索系统的基本要求 236

8.3.3 红外搜索系统的组成 237

8.3.4 红外搜索系统的信号形式和工作原理 237

习题 238

第9章 红外系统的作用距离与红外隐身 239

9.1 点目标探测系统作用距离 239

9.1.1 方位探测系统的作用距离 239

9.1.2 搜索侦察系统的作用距离 243

9.1.3 跟踪系统的作用距离 243

9.1.4 热像仪对点目标的视距 244

9.2 面源探测红外系统的作用距离 245

9.3 虚警概率与探测概率 246

9.4 红外隐身 249

9.4.1 红外隐身技术 249

9.4.2 红外隐身和可见光学隐身方案 250

9.5 红外隐身模型分析与数值计算 253

9.5.1 大气传输模型计算 253

9.5.2 红外传感器探测距离模型计算 257

9.6 红外隐身效果评估 259

9.6.1 光电隐身性能的表征 259

9.6.2 光电隐身效果评估方法 259

9.6.3 红外隐身性能评估模型 260

参考文献 263