光电探测技术与应用PDF电子书下载

第1章 光电探测技术基础 1

1.1光电探测系统的描述 1

1.2辐射度学和光度学 1

1.2.1辐射度学的基本物理量 1

1.2.2光度学的基本物理量 3

1.2.3辐射度与光度学的基本定律 5

1.2.4黑体辐射 6

1.3半导体基础知识 8

1.3.1半导体结构 8

1.3.2半导体中的载流子 10

1.4半导体的光电效应 14

1.4.1光电导效应 14

1.4.2 p-n结光伏效应 15

1.4.3光电发射效应 17

1.5光电探测器的噪声和特性参数 18

1.5.1光电探测器的噪声 18

1.5.2探测器的主要特性参数 20

思考题与计算题 21

参考文献 22

第2章 光电探测中的常用光源 23

2.1光源的基本特性参数 23

2.1.1辐射效率和发光效率 23

2.1.2光谱功率分布 24

2.1.3空间光强分布 24

2.1.4光源的颜色 25

2.1.5光源的色温 25

2.2热辐射源 25

2.2.1太阳 25

2.2.2黑体模拟器 26

2.2.3白炽灯 27

2.3气体放电光源 27

2.3.1汞灯 28

2.3.2氙灯 29

2.3.3空心阴极灯 29

2.4固体发光光源 30

2.4.1场致发光光源 30

2.4.2发光二极管 32

2.4.3其他固体发光光源 36

2.5激光器 37

2.5.1激光器的基本原理 38

2.5.2激光器的分类 38

2.5.3激光的特性 43

思考题与计算题 44

参考文献 44

第3章 光电导器件 45

3.1光敏电阻的工作原理与结构 45

3.1.1光敏电阻的基本原理 45

3.1.2光敏电阻的基本结构 46

3.1.3几种典型的光敏电阻 46

3.2光敏电阻的基本特性参数 48

3.2.1光电导增益 49

3.2.2光谱响应率 49

3.2.3光电特性 50

3.2.4伏安特性 51

3.2.5时间响应 52

3.2.6前历效应 54

3.2.7温度特性 54

3.3光敏电阻的变换电路 55

3.3.1基本偏置电路 55

3.3.2恒流电路 56

3.3.3恒压电路 56

3.3.4应用举例 57

3.4光敏电阻的应用实例 59

3.4.1照明灯的光电控制电路 59

3.4.2火焰探测报警器 59

3.4.3照相机电子快门 60

思考题与计算题 61

参考文献 62

第4章 半导体结型光电器件 63

4.1结型光电器件基本原理 63

4.1.1热平衡状态下的p-n结 63

4.1.2光照下的p-n结 64

4.2光电池 66

4.2.1硅光电池的基本结构 66

4.2.2硅光电池的工作原理 67

4.2.3硅光电池的特性参数 67

4.3硅光电二极管 69

4.3.1硅光电二极管基本结构 69

4.3.2硅光电二极管的工作原理 70

4.3.3光电二极管的电流方程 70

4.3.4光电二极管的基本特性 71

4.4硅光电三极管 73

4.4.1硅光电三极管基本结构 73

4.4.2硅光电三极管工作原理 74

4.4.3硅光电三极管的特性 75

4.5结型光电器件的偏置电路和放大电路 77

4.5.1反向偏置电路 77

4.5.2零伏偏置电路 79

4.5.3光电器件和放大电路的连接 80

4.6特殊结型光电器件 81

4.6.1 PIN光电探测器 81

4.6.2光电位置传感器（PSD） 82

4.6.3象限探测器 85

4.7半导体光电器件的特性参数与选择 88

4.7.1半导体光电器件的特性参数 88

4.7.2半导体光电器件的应用选择 90

思考题与计算题 91

参考文献 92

第5章 光电成像器件 93

5.1真空成像器件 93

5.1.1像管 93

5.1.2摄像管 97

5.2固体成像器件 102

5.2.1 CCD 102

5.2.2 CMOS图像传感器 107

5.2.3固体成像器件应用举例 112

思考题与计算题 113

参考文献 114

第6章 红外与微光技术 115

6.1红外探测器 115

6.1.1热探测器 115

6.1.2光子探测器 118

6.1.3红外探测器阵列 119

6.2微光夜视系统 120

6.3红外辐射测量仪器 121

6.3.1单色仪 121

6.3.2光谱辐射计 122

6.3.3红外分光光度计 123

6.3.4傅里叶变换红外光谱仪 124

6.3.5多通道光谱仪 126

6.4红外技术的应用 126

思考题与计算题 128

参考文献 128

第7章 微光信号处理技术 129

7.1光电信号的滤波 129

7.1.1维纳滤波器 129

7.1.2匹配滤波器 131

7.2相关检测 133

7.2.1相关检测的数学原理 133

7.2.2相关检测在光电信号处理中的应用 136

7.3锁相放大技术 137

7.4取样积分技术 140

7.5光子计数器 143

思考题与计算题 147

参考文献 147

第8章 常用光电探测技术 148

8.1激光测试技术 148

8.1.1激光干涉测试技术 148

8.1.2激光衍射测试技术 160

8.1.3激光测速技术 164

8.2光纤测试技术 169

8.3其他光电探测技术 174

8.3.1三角法测试技术 174

8.3.2机器视觉测试技术 176

8.3.3莫尔测试技术 178

思考题与计算题 181

参考文献 182

第9章 典型光电探测系统 183

9.1瞬态表面高温测量及校准系统 183

9.1.1瞬态表面高温光电探测系统 183

9.1.2可溯源瞬态表面温度传感器动态校准系统 191

9.1.3瞬态超高温测试的外推方法探索 199

9.2激光光幕靶光电探测系统及校准 200

9.2.1整体框架型激光光幕靶 201

9.2.2分离型激光光幕靶 203

9.2.3激光光幕靶的校准 209

9.2.4激光光幕靶的应用拓展 210

9.3其他光电探测系统 212

9.3.1归一化植被指数光电探测系统 212

9.3.2光纤传像元件光学特性光电探测系统 215

9.3.3基于PSD的自动机运动参数光电探测系统 218

9.3.4导弹轨上运动参数光电探测系统 220

思考题与计算题 221

参考文献 221

附录 223

实验一 光电二极管光谱响应的测试 223

实验二 光敏电阻特性测试及应用 226

实验三 光纤位移传感实验 228

实验四 PSD位移测试 229

实验五 CCD摄像法测量圆形工件直径实验 231