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第1章 光电检测技术基础 1

1.1 光电检测技术概述 1

1.2 光电检测的基本概念 1

1.3 光频电磁波的基本理论和定律 2

1.3.1 麦克斯韦方程 2

1.3.2 平面波 4

1.3.3 电磁场中的能量 6

1.3.4 光的反射和折射定律 8

1.3.5 电磁波谱与光度学 10

1.3.6 光的量子性 12

1.4 半导体物理基础 14

1.4.1 半导体材料的能带 14

1.4.2 半导体的导电性 17

1.4.3 半导体PN结 18

1.4.4 半导体中的光吸收 20

1.5 光电检测系统的组成及特点 20

1.6 光电检测方法的应用和发展趋势 22

1.7 本书的主要内容 23

第2章 光电检测系统中的光源 24

2.1 光源的分类 24

2.2 光源的特性参数及选择的基本要求 24

2.2.1 辐射效率和发光效率 25

2.2.2 光谱功率分布 25

2.2.3 光源强度与空间光强分布 26

2.2.4 光源的颜色 26

2.2.5 光源的色温 27

2.2.6 光源的稳定性 27

2.2.7 光源其他方面的要求 27

2.3 热辐射光源 27

2.3.1 黑体及黑体模拟器 28

2.3.2 白炽灯 28

2.3.3 红外辐射灯 29

2.4 气体放电光源 30

2.4.1 脉冲灯 30

2.4.2 燃烧式闪光泡 31

2.4.3 原子光谱灯 31

2.4.4 汞灯 32

2.5 金属卤化物灯 33

2.5.1 金卤灯的性能结构 33

2.5.2 金卤灯的工作原理 34

2.5.3 金卤灯的分类和选择 34

2.6 固体发光光源 35

2.6.1 电致发光屏 35

2.6.2 发光二极管 37

2.7 激光光源 40

2.7.1 气体激光光源 41

2.7.2 固体激光器 42

2.7.3 半导体激光器 42

2.7.4 可调谐半导体激光器 44

第3章 光学变换器件 47

3.1 光调制器件 47

3.1.1 光束调制原理 47

3.1.2 电光调制器件 50

3.1.3 声光调制 53

3.1.4 磁光调制器 54

3.1.5 空间光调制器 56

3.2 光扫描器件 58

3.2.1 机械扫描 58

3.2.2 电光扫描 58

3.2.3 电光数字式扫描 59

3.3 光放大器 60

3.3.1 光放大器的一般概念 60

3.3.2 半导体光放大器 61

3.3.3 掺铒光纤放大器 65

3.3.4 光纤拉曼放大器 68

3.4 光开关 70

3.4.1 微机电光开关 70

3.4.2 电光开关 71

3.4.3 热光开关 74

3.4.4 磁光开关 76

3.4.5 声光开关 77

3.5 新型光学变换器件 77

3.5.1 光纤陀螺用集成光学芯片 77

3.5.2 通信用集成光学强度调制器 78

3.5.3 GC1120S型高消光比集成光学强度调制器 79

3.5.4 相位调制器 80

第4章 光子探测器件 82

4.1 光电探测器件的特性参数 82

4.2 光电导效应和光敏电阻 85

4.2.1 光电导效应 85

4.2.2 光敏电阻 86

4.3 光电发射器件 95

4.3.1 光电发射效应 95

4.3.2 光电倍增管 96

4.3.3 微通道板 103

4.4 结型光电器件 104

4.4.1 光生伏特效应 104

4.4.2 光电池 108

4.4.3 光敏二极管 116

4.4.4 PIN光敏二极管 122

4.4.5 雪崩光敏二极管 123

4.4.6 光敏晶体管 124

4.4.7 光生伏特器件组合件 129

4.4.8 光电位置敏感器件 132

4.5 各种光子器件的比较与选取 135

第5章 光电成像器件 139

5.1 像管 139

5.2 摄像管 142

5.2.1 摄像管的作用及分类 142

5.2.2 摄像管的结构和工作原理 143

5.3 电荷耦合器件（CCD） 144

5.3.1 CCD的基本原理 144

5.3.2 CCD时序信号读出原理 148

5.3.3 性能评价指标 148

5.4 互补金属-氧化物-半导体（CMOS） 150

5.4.1 CMOS像元构造 150

5.4.2 CMOS图像传感器的特性参数 151

5.4.3 CCD与CMOS的区别比较 152

5.5 电荷注入器件（CID） 153

5.6 自扫描光敏二极管阵列（SSPD） 155

5.6.1 SSPD线阵列 156

5.6.2 SSPD面阵列 159

5.7 红外焦平面器件 162

第6章 热电探测器件 165

6.1 热辐射的一般规律 165

6.2 热敏电阻 168

6.3 温差电偶与热电堆 171

6.4 热释电器件 174

6.4.1 热释电效应 175

6.4.2 热释电探测器 176

6.4.3 热释电成像器件 181

第7章 光电信号处理 184

7.1 光电检测系统的噪声 184

7.1.1 噪声的分类及性质 184

7.1.2 光电探测器主要的噪声类型 184

7.1.3 噪声等效分析与设计 187

7.2 光电检测系统的动态特性 204

7.2.1 光电信号输入电路的动态计算 205

7.2.2 光电检测电路的频率特性 207

7.3 弱光检测的信号处理技术 211

7.3.1 窄带滤波器与锁相放大技术 211

7.3.2 取样积分法 215

7.3.3 相关检测技术 217

7.3.4 光子计数技术 219

第8章 激光检测技术 222

8.1 激光准直技术 222

8.1.1 激光准直技术的分类 222

8.1.2 大气折射率对激光准直精度的影响 224

8.1.3 激光准直仪 224

8.2 激光多普勒测速技术 228

8.2.1 多普勒效应简述 228

8.2.2 光多普勒效应 228

8.2.3 激光器多普勒测速原理 229

8.2.4 激光多普勒测速的基本模式 229

8.2.5 激光多普勒测速信号处理方法 231

8.2.6 激光多普勒测速技术的应用 232

8.3 激光干涉检测技术 233

8.4 激光衍射检测技术 240

8.4.1 激光衍射测量概述 240

8.4.2 激光衍射测量原理 241

8.4.3 激光衍射测量分辨率 245

8.5 激光测距技术 246

8.5.1 激光测距技术的基本原理 246

8.5.2 激光测距技术的应用 247

8.5.3 激光测距装置 248

第9章 光纤传感技术 249

9.1 光纤的结构和基本原理 249

9.1.1 光纤的结构 249

9.1.2 传感用光纤器件 252

9.2 强度调制型光纤传感器技术 265

9.2.1 反射式强度调制 265

9.2.2 透射式强度调制 268

9.2.3 光吸收系数强度调制 269

9.3 相位调制型光纤传感器技术 269

9.3.1 光纤相位调制机理 270

9.3.2 光纤相位调制的普通干涉测量 273

9.4 偏振调制型光纤传感器技术 278

9.4.1 光纤偏振调制的常用物理效应 278

9.4.2 光纤偏振调制机理的典型应用 279

9.5 频率调制型光纤传感器技术 283

9.5.1 光学多普勒效应 283

9.5.2 光纤多普勒传感技术 283

9.6 波长调制型光纤传感器技术 285

9.6.1 光纤荧光探测技术 285

9.6.2 光纤黑体辐射探测技术 287

第10章 光谱技术 289

10.1 光谱检测技术概述 289

10.2 傅里叶变换红外光谱技术 290

10.2.1 红外光谱 290

10.2.2 傅里叶变换红外光谱原理 292

10.2.3 傅里叶变换红外光谱应用 298

10.3 激光拉曼光谱检测技术 300

10.3.1 激光拉曼光谱 300

10.3.2 几种激光拉曼光谱技术 301

10.3.3 激光拉曼光谱检测技术的应用简介 308

10.4 荧光光谱检测技术 311

10.4.1 荧光光谱的基本原理 311

10.4.2 X射线荧光光谱检测技术 312

10.4.3 激光原子荧光光谱检测 314

10.4.4 激光离子荧光光谱检测 316

10.5 THz检测技术 320

10.5.1 THz辐射的基本情况和主要特征 320

10.5.2 THz时域光谱探测技术 322

10.5.3 THz相关探测技术 324

10.5.4 THz成像技术 325

10.5.5 THz检测技术存在的问题及展望 326

参考文献 328