激光与红外探测原理PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 发展简史 3

1.3 主要研究对象和内容 11

1.4 光电辐射基本概念和规律 14

参考文献 16

第2章 辐射源 19

2.1 基本辐射源 19

2.1.1 分类及特点 19

2.1.2 黑体辐射源 23

2.1.3 非相干辐射源 27

2.1.4 地球及近地辐射源 29

2.1.5 宇宙空间辐射 35

2.2 目标辐射特性 40

2.2.1 基本概念 40

2.2.2 有动力目标辐射源 42

2.3 激光辐射源 45

2.3.1 基本要求 46

2.3.2 光束特性 47

2.3.3 气体激光器 53

2.3.4 固体激光器 53

2.4 半导体激光器 56

2.4.1 基本原理 56

2.4.2 基本特性 59

2.4.3 半导体二极管激光器的特殊问题 63

2.5 新型半导体激光器 66

2.5.1 “半导体能带裁剪工程”（半导体能带工程）概念 66

2.5.2 分布反馈激光器和布喇格反射激光器 67

2.5.3 异质结激光器 68

2.5.4 量子阱激光器 70

2.5.5 垂直腔面发射激光器 72

2.6 二极管激光泵浦固体激光器 75

2.7 激光集成模块组件 81

2.7.1 概述 81

2.7.2 可调激光发射模块 82

2.7.3 激光收发模块 83

2.7.4 光孤子激光模块 84

参考文献 85

第3章 探测器 87

3.1 分类谱系 87

3.2 特性参数 89

3.2.1 响应率 91

3.2.2 信噪比 92

3.2.3 探测率或归一化探测率 93

3.3 热敏型探测器 94

3.3.1 热敏电阻 95

3.3.2 温差电探测器 97

3.3.3 热释电探测器 99

3.4 光子探测器 102

3.4.1 外光电效应探测器 103

3.4.2 内光电效应探测器 107

3.4.3 半导体光电二极管 112

3.4.4 特种半导体光电二极管 116

参考文献 129

第4章 微型辐射源和探测器 131

4.1 基本概念和知识 131

4.1.1 基本概念 131

4.1.2 微系统和微光学研究对象 135

4.1.3 微光机电系统基本效应 136

4.1.4 微光机电系统基本理论概述 138

4.2 微光机电系统关键技术 145

4.2.1 微电子机械系统技术 145

4.2.2 互补金属氧化物半导体技术 147

4.2.3 光刻电铸注塑工艺 148

4.2.4 绝缘硅技术 149

4.2.5 二元光学技术 150

4.2.6 专用集成电路应用软件技术 151

4.2.7 自由空间微光机电集成技术 152

4.2.8 纳米光子学 152

4.3 微光学阵列 153

4.3.1 微透镜阵列 153

4.3.2 微光栅阵列 158

4.4 阵列辐射源 161

4.4.1 高功率光纤激光器线阵 161

4.4.2 LED发光二极管矩阵 161

4.4.3 LED信号处理及显示的集成阵列模块 162

4.4.4 阵列二极管激光器 163

4.5 阵列热探测器 168

4.5.1 热敏型阵列探测器 168

4.5.2 非致冷热探测器 171

4.6 阵列光电探测器 172

4.6.1 基本概念 172

4.6.2 基本特性 173

4.6.3 噪声与极限特性 175

4.6.4 性能评价标准 177

4.6.5 典型阵列光电探测器 179

4.7 电荷耦合器件 181

4.7.1 器件结构 182

4.7.2 输出特性 183

4.7.3 沟道效应 185

4.7.4 特性参数 186

4.7.5 特殊问题 189

4.8 光纤激光器和探测器 190

4.8.1 光纤激光器 191

4.8.2 光纤探测器 194

参考文献 197

第5章 探测原理 199

5.1 基本概念 199

5.1.1 基本框图和功能 199

5.1.2 视觉成像 200

5.2 基本原理与特性 202

5.2.1 作用距离方程 202

5.2.2 作用距离方程和背景影响 204

5.2.3 探测概率和虚警概率 205

5.2.4 一般特性 208

5.2.5 灵敏度、分辨力和传递函数 209

5.2.6 系统信噪比 215

5.2.7 系统设计原则 217

参考文献 217

第6章 红外探测系统 219

6.1 测温测辐射系统 219

6.2 搜索与跟踪系统 222

6.2.1 搜索 222

6.2.2 跟踪 223

6.3 遥感系统与航天探测器 224

6.3.1 遥感平台 225

6.3.2 探测系统 226

6.3.3 空间望远镜 227

6.3.4 宇宙探测器 232

6.4 红外热成像系统 234

6.4.1 基本结构 235

6.4.2 基本原理 235

6.4.3 性能评价 240

6.5 阵列探测器红外热成像系统 245

6.5.1 结构与特点 245

6.5.2 多元阵列探测器的应用 246

6.5.3 多元阵列探测器的扫描方式 247

6.5.4 前视红外系统简介 249

6.6 焦平面凝视阵列探测器成像 250

6.6.1 单元及线列和4N小阵列热释电扫描成像 250

6.6.2 热释电摄像管成像 252

6.6.3 焦平面凝视成像 254

6.6.4 CCD成像系统 257

6.7 紫外、双色探测和多光谱成像 262

6.7.1 紫外探测 263

6.7.2 多光谱成像 267

参考文献 269

第7章 激光雷达 270

7.1 引言 270

7.2 激光雷达方程 272

7.2.1 标准形式 272

7.2.2 特殊形式 273

7.2.3 能量形式 277

7.3 探测原理 278

7.3.1 基本概念 278

7.3.2 背景噪声 279

7.3.3 信噪比 279

7.3.4 噪声因子 282

7.3.5 等效噪声功率 283

7.4 优化原理 284

7.4.1 系统信噪比优化 284

7.4.2 系统效率优化 285

7.5 探测概率和虚警概率 287

7.5.1 目标探测统计模型 288

7.5.2 扫描—扫描和脉冲—脉冲统计模型 289

7.5.3 相干探测系统模型 292

7.5.4 非相干探测系统模型 293

7.6 发射和接收 298

7.6.1 发射机 299

7.6.2 收发体制选择 301

7.6.3 激光调制 303

7.6.4 准直和扫描 309

7.6.5 相干激光雷达发射机 310

7.6.6 探测器 317

7.6.7 接收机 320

7.6.8 接收机解调技术 327

7.6.9 信号处理分系统 330

7.6.1 0相干接收机的基本特性 335

参考文献 342

第8章 激光雷达应用 343

8.1 测距跟踪激光雷达 343

8.1.1 基本原理 343

8.1.2 脉冲测距激光雷达 347

8.1.3 连续波测距激光雷达 348

8.1.4 单脉冲测距跟踪激光雷达 351

8.1.5 CO2相干测距跟踪激光雷达 353

8.1.6 应用实例 354

8.2 测速激光雷达 369

8.2.1 基本要求 370

8.2.2 相干激光多普勒测速 374

8.2.3 尖峰效应测风激光雷达 380

8.2.4 差动激光多普勒技术 384

8.3 微脉冲激光雷达 388

8.3.1 基本原理 388

8.3.2 微弱信号检测原理 392

8.4 成像激光雷达 398

8.4.1 基本要求 399

8.4.2 CO2相干成像激光雷达 401

8.4.3 合成孔径成像激光雷达 404

8.4.4 光控相控阵成像激光雷达 410

8.5 大气监测激光雷达 412

8.5.1 物理模型 412

8.5.2 大气监测激光雷达 420

参考文献 424