光电子技术基础PDF电子书下载

第1章 光学基础知识与光辐射 1

1.1光的波粒二象性 2

1.1.1光子的波动性 2

1.1.2光子的粒子性 3

1.2光的电磁理论 3

1.2.1电磁波的性质 3

1.2.2电磁波谱 5

1.2.3麦克斯韦方程组 6

1.3光的传播规律 8

1.3.1光的反射和折射 8

1.3.2光的干涉 8

1.3.3光的衍射 10

1.3.4光的偏振 11

1.4辐射度学和光度学基础 12

1.4.1辐射量 12

1.4.2光度量 15

1.5黑体热辐射的基本定律 16

1.5.1平衡热辐射 16

1.5.2基尔霍夫定律 16

1.5.3绝对黑体（黑体） 16

1.5.4斯忒潘-玻尔兹曼定律 17

1.5.5维恩位移定律 18

1.5.6瑞利-金斯公式 18

1.5.7普朗克定律 18

习题 20

第2章 激光基本原理 21

2.1相干性的光子描述 22

2.1.1光子的基本性质 22

2.1.2光子的相干性和光子简并度 22

2.1.3光子的相干性和光子简光度 25

2.2激光的形成和基本特征 26

2.2.1光的受激辐射基本概念 26

2.2.2光的受激辐射放大 29

2.3光的自激振荡 30

2.3.1自激振荡概念 30

2.3.2激光振荡条件 31

2.4光学谐振腔和高斯光束 32

2.4.1光学谐振腔及其分类 32

2.4.2光学谐振腔稳定条件 33

2.4.3高斯光束的基本性质 38

2.4.4基模高斯光束的特征参数 42

2.4.5高斯光束的变换规律 43

2.5不同工作物质的激光器 48

2.5.1固体激光器 48

2.5.2气体和液体激光器 49

2.5.3半导体激光器 54

2.5.4自由电子激光器 54

习题 56

第3章 光束的调制和扫描 58

3.1光束调制原理 59

3.1.1振幅调制 59

3.1.2频率调制和相位调制 59

3.1.3强度调制 60

3.1.4脉冲调制 61

3.1.5脉冲编码调制 61

3.2电光调制 62

3.2.1晶体光学基础 62

3.2.2光在电光晶体中的传播 63

3.2.3电光调制 66

3.2.4电光波导调制 70

3.2.5设计电光调制器应该考虑的问题 70

3.3声光调制 71

3.3.1光波在声光晶体中的传播 71

3.3.2声光调制的工作原理 72

3.3.3声光波导调制器 73

3.3.4设计声光调制器应考虑的问题 74

3.4磁光调制 74

3.4.1磁光体调制器 75

3.4.2磁光波导调制器 75

3.5直接调制 76

3.6光束扫描技术 77

3.6.1机械扫描 77

3.6.2电光扫描 78

3.6.3声光扫描 79

3.7空间光调制器 80

3.7.1泡克耳读出光调制器 80

3.7.2液晶空间光调制器 82

习题 84

第4章 光辐射探测原理和器件 85

4.1光电探测的基本物理效应 86

4.1.1外光电效应 86

4.1.2内光电效应 87

4.1.3光热效应的一般规律 89

4.1.4光电转换定律 92

4.2光电探测器的性能参数 93

4.2.1光电探测器的响应特性 93

4.2.2光电探测器的噪声特性 95

4.2.3光电探测器的量子效率 96

4.2.4光电探测器的其他参数 97

4.3光敏电阻 97

4.3.1光敏电阻的结构与原理 97

4.3.2光敏电阻的应用 100

4.4光电池 100

4.4.1光电池的结构与特性 100

4.4.2光电池的应用 103

4.5光电二极管 105

4.5.1光电二极管的结构和特性 105

4.5.2光电二极管的应用 109

4.6其他光电管 109

4.6.1光电管 109

4.6.2光电倍增管 111

4.6.3 PIN管 112

4.6.4雪崩光电二极管 113

4.6.5光电三极管 115

4.6.6常见半导体光电器件的应用选择 117

4.7热释电探测器 118

4.7.1热释电探测器的工作原理和结构 118

4.7.2热释电探测器的特性 123

4.7.3热释电器件的类型 125

4.7.4热释电探测器的应用 127

4.8直接探测系统的性能分析 127

4.8.1光电探测器的平方律特性 128

4.8.2信噪比性能分析 129

4.8.3直接探测系统的探测极限 130

4.8.4其他参数 132

4.9光频外差探测的基本原理 132

4.9.1光外差原理 132

4.9.2基本特性 133

4.9.3光频外差探测的相位条件 135

习题 139

第5章 光纤通信技术 141

5.1光纤基本知识 142

5.1.1光纤的发明和发展 142

5.1.2光纤的基本工作原理和结构 143

5.1.3光纤的分类 143

5.1.4光纤的制造 145

5.1.5光纤通信系统 147

5.2光在光纤波导中的传播 148

5.2.1光纤原理的几何光学描述 148

5.2.2光纤中的电磁波 150

5.2.3阶跃折射率光纤中的传导模式 153

5.2.4渐变折射率光纤中的传导模式 158

5.3光纤的损耗与色散 160

5.3.1光纤中的损耗 160

5.3.2吸收损耗 161

5.3.3散射损耗 162

5.3.4外部损耗 162

5.3.5光纤通信波段 163

5.3.6光纤中损耗的测量 163

5.3.7光纤中的色散 164

5.3.8常用单模光纤 166

5.4光通信器件 168

5.4.1光源 168

5.4.2光探测器 172

5.4.3光放大器 172

5.4.4光纤连接器和光纤耦合器 175

5.4.5其他光通信器件 177

习题 178

第6章 光电成像系统 181

6.1光电成像系统概述 182

6.2固体摄像器件的分类及性能 183

6.2.1电荷耦合摄像器件 183

6.2.2电荷耦合摄像器件的特性参数 191

6.2.3互补金属氧化物半导体图像传感器CMOS 196

6.2.4红外焦平面器件 200

6.3红外成像技术 202

6.3.1红外成像的基本原理 203

6.3.2红外成像器件的参数 207

6.3.3典型的红外光学系统 209

6.4光学成像系统和光学传递函数 211

6.4.1光学传递函数（OTF） 212

6.4.2调制传递函数（MTF） 215

6.4.3光学成像系统总体性能评价和分析 217

习题 221

第7章 电光转换现象与发光及图像显示器件 223

7.1发光二极管 224

7.1.1发光二极管的工作原理及结构 224

7.1.2发光二极管的特性及技术 225

7.1.3 LED的应用领域 229

7.2液晶显示器（LCD） 230

7.2.1液晶显示器的分类和特性 230

7.2.2 TFT液晶显示器的物理结构和工作原理 233

7.2.3 TFT液晶显示器的制造工艺 234

7.2.4液晶显示器的性能及光学特性 240

7.3等离子体显示器（PDP） 242

7.3.1等离子体的产生及等离子体显示器的发展历史 242

7.3.2等离子体显示器的分类及AC-PDP的工作原理 243

7.3.3等离子体显示器的特性和应用 247

7.4有机电致发光显示器 248

7.4.1有机电致发光显示器的发展历史 248

7.4.2有机电致发光显示器的发光原理 250

7.4.3有机电致发光显示器的材料 252

7.4.4有机电致发光显示器的性能参数 254

7.4.5有机电致发光显示器的制备过程 256

7.5其他显示技术 259

7.5.1场致发射平板显示器 259

7.5.2立体显示技术 267

习题 271

第8章 光电子技术应用举例 272

8.1光电成像系统的应用 273

8.1.1线阵CCD的应用 273

8.1.2面阵CCD和CMOS的应用 273

8.1.3红外成像系统的应用 274

8.2 CCD摄像机和数码相机 274

8.2.1 CCD摄像机 274

8.2.2数码相机 275

8.3光盘存储 276

8.3.1分类与信息存储 277

8.3.2 DVD与CD的区别 278

8.4全息技术应用 279

8.4.1全息干涉测量 279

8.4.2全息存储 280

8.4.3全息三维显示 281

8.4.4全息光学元件 282

8.5光纤通信 283

8.5.1光纤通信系统结构 283

8.5.2光纤到户 285

8.6激光印刷 286

8.6.1激光照排系统 286

8.6.2激光打印机和复印机 286

8.7激光加工 288

8.7.1激光切割 288

8.7.2激光打孔 288

8.7.3激光焊接 289

8.7.4激光热处理 289

8.8激光雷达 290

8.8.1激光大气遥感 290

8.8.2激光测距 293

8.9激光武器 293

8.9.1激光武器的关键技术 293

8.9.2机载和星载激光武器 294

8.10激光医学应用 294

8.10.1激光美容 294

8.10.2激光近视治疗 294

8.10.3激光碎石 295

习题 296

参考文献 297