第1章 绪论 1
1.1 光的应用 1
1.2 光电检测系统概述 2
1.3 光电检测方法的选择 4
第2章 光电检测基础 7
2.1 辐射度学与光度学的基础知识 7
2.1.1 辐射度学基本物理量 7
2.1.2 光度学基本物理量 10
2.2 黑体辐射理论 13
2.2.1 基尔霍夫定律 13
2.2.2 黑体辐射的热动力特性 13
2.3 半导体基础知识 15
2.3.1 半导体对光的吸收 15
2.3.2 半导体的吸收光谱 16
2.3.3 半导体的电导率 18
2.3.4 载流子的扩散与漂移 19
2.4 光电探测器的原理及特性 19
2.4.1 光电效应 20
2.4.2 光电探测器的种类 25
2.4.3 光电探测器的性能参数 26
2.4.4 光电探测器的噪声 32
第3章 常用光辐射源 35
3.1 光源的特性参数 36
3.2 热辐射源 37
3.3 气体放射光源 38
3.4 激光器 41
3.5 LED光源 46
第4章 内光电效应探测器 48
4.1 光敏电阻 49
4.1.1 光敏电阻的结构与基本原理 49
4.1.2 光敏电阻的类型 50
4.1.3 光敏电阻的基本特性 51
4.1.4 光敏电阻的偏置电路 54
4.1.5 光敏电阻的应用 55
4.2 光伏探测器 56
4.2.1 光电池 57
4.2.2 光电二极管 60
4.2.3 雪崩光电二极管 64
4.2.4 光电三极管 67
4.2.5 位置灵敏探测器 69
4.2.6 光伏探测器的偏置与输出电路 73
第5章 外光电效应探测器 79
5.1 光电管 81
5.2 光电倍增管（PMT） 81
5.2.1 PMT的基本结构与工作原理 81
5.2.2 微通道板PMT 87
5.2.3 位置灵敏型PMT 88
5.2.4 PMT性能参数与特性 90
5.2.5 PMT供电电路设计 98
5.3 光电倍增管的应用 102
5.3.1 光子计数器 102
5.3.2 射线的探测：医学成像上的应用 106
第6章 红外热探测器 110
6.1 热电阻 111
6.2 热电偶 114
6.2.1 工作原理 114
6.2.2 热电偶的特性 115
6.2.3 第三导体的引入 115
6.2.4 标准热电极法则 116
6.2.5 测辐射热电偶 117
6.2.6 热电偶冷端温度误差及其补偿 117
6.2.7 热电偶的应用 119
6.3 热释电探测器 120
6.3.1 热释电效应 120
6.3.2 热释电材料的特性参数 121
6.3.3 热释电探测器的工作原理 121
6.3.4 热释电器件的性能 123
6.3.5 常见热释电探测器的种类 125
6.3.6 热释电探测器的结构 126
第7章 光电信号的调制与扫描 129
7.1 光电信号调制原理 130
7.1.1 振幅调制 130
7.1.2 频率调制和相位调制 131
7.1.3 强度调制 132
7.1.4 脉冲调制 132
7.1.5 脉冲编码调制 133
7.2 直接调制 133
7.3 强度调制 136
7.3.1 旋转光闸 137
7.3.2 光控调制器 138
7.3.3 光束方向调制 146
7.3.4 强度调制光电检测系统设计 147
7.4 相位调制 148
7.4.1 电光相位调制 149
7.4.2 电光调制器的电学性能 149
7.4.3 典型光学干涉仪 151
7.5 偏振调制 153
7.5.1 磁光体调制器 154
7.5.2 磁光波导调制器 154
7.6 波长调制 155
7.6.1 光学多普勒频移 155
7.6.2 激光感生荧光测温 156
7.7 衍射型光电检测系统 157
7.7.1 衍射型光电检测系统原理及特点 157
7.7.2 典型衍射测量方法 159
7.7.3 测量精度与最大量程 163
7.8 光束扫描技术 164
7.8.1 机械扫描 165
7.8.2 电光扫描 165
7.8.3 声光扫描 167
第8章 光电检测电路与信号处理 171
8.1 光电检测电路设计要求 171
8.2 光电检测电路的动态计算 171
8.2.1 光电输入电路的动态计算 172
8.2.2 光电检测电路的频率特性 174
8.3 光电检测电路的噪声抑制 179
8.3.1 放大器的噪声 179
8.3.2 前置放大器的低噪声设计 182
8.3.3 光电检测电路的噪声估算 184
8.4 微弱光信号检测与处理 186
8.4.1 相关检测 186
8.4.2 锁定放大器 188
8.4.3 取样积分 190
第9章 光电直接探测技术与系统 193
9.1 光电直接探测系统的基本工作原理 193
9.2 光电直接探测系统的特性参数 194
9.2.1 直接探测系统的灵敏度 194
9.2.2 直接探测系统的视场角 197
9.2.3 系统的通频带宽度 204
9.3 直接探测系统的距离方程 206
9.3.1 被动探测系统的距离方程 206
9.3.2 主动探测系统的距离方程 207
9.4 直接检测方式中常用的几种检测方法 209
9.4.1 直接作用法 209
9.4.2 差动作用法 209
9.4.3 补偿测量法 211
9.4.4 脉冲测量法 212
9.5 光电直接探测典型系统 213
9.5.1 补偿式轴径检测系统 213
9.5.2 利用比较法检测透明薄膜 214
9.5.3 照度的测量 215
9.5.4 亮度的测量 216
9.5.5 莫尔条纹测长系统 217
第10章 光外差探测技术与系统 225
10.1 光外差检测原理 225
10.2 光外差检测特性 227
10.2.1 多参数信息获取能力 227
10.2.2 微弱信号探测能力 227
10.2.3 滤波性能和信噪比 227
10.2.4 最小可检测功率 228
10.2.5 影响光外差检测灵敏度的因素 229
10.3 光外差检测使用的光源 231
10.3.1 基于塞曼效应的He-Ne激光器 231
10.3.2 双纵模He-Ne激光器 231
10.3.3 声光调制器移频 231
10.3.4 光学机械移频 232
10.4 光外差探测典型系统 232
10.4.1 外差干涉测长系统 232
10.4.2 外差干涉测角系统 234
10.4.3 光纤陀螺测角系统 235
10.4.4 相干光通信 237
10.4.5 多普勒测速系统 238
第11章 图像探测技术与系统 241
11.1 CCD与CMOS基本工作原理 241
11.1.1 电荷耦合器件（CCD）的基本原理 241
11.1.2 CCD的特性 244
11.1.3 CMOS图像传感器的基本原理 246
11.1.4 CMOS图像传感器与CCD图像传感器的比较 249
11.2 ICCD/EMCCD/sC.MOS 251
11.2.1 ICCD 251
11.2.2 EMCCD 252
11.2.3 sCMOS 254
11.3 图像传感器的典型应用 255
11.3.1 采用衍射法测量小孔或细丝直径 255
11.3.2 用于高精度二维位置测量 256
11.3.3 文字和图像识别 258
11.3.4 CCD用于平板位置的检测 258
第12章 光谱检测技术与系统 260
12.1 基于色散分光光谱探测技术 261
12.1.1 色散分光光谱技术原理 261
12.1.2 色散分光光谱技术应用 261
12.2 基于相干探测光谱检测技术（傅里叶光谱技术） 268
12.2.1 傅里叶光谱技术原理 268
12.2.2 傅里叶光谱技术应用 270
参考文献 274