第1章 光电传感技术基础 1
1.1 光电传感系统的描述 1
1.2 辐射度学和光度学 1
1.2.1 辐射度学 1
1.2.2 光度学 3
1.2.3 辐射度与光度学的基本定律 5
1.2.4 黑体辐射 7
1.3 半导体基础 9
1.3.1 半导体结构 9
1.3.2 半导体中的载流子 11
1.4 半导体的光电效应 15
1.4.1 光电导效应 16
1.4.2 光伏效应 17
1.4.3 光电发射效应 19
1.5 光热效应 20
1.6 光电传感器的噪声和特性参数 21
1.6.1 光电传感器的噪声 22
1.6.2 光电传感器的主要特性参数 23
思考与练习 25
第2章 光电传感系统中的常用光源 27
2.1 光源的基本特性参数 27
2.1.1 辐射效率和发光效率 27
2.1.2 光谱功率分布 28
2.1.3 空间光强分布 28
2.1.4 光源的颜色 29
2.1.5 光源的色温 29
2.2 热辐射源 30
2.2.1 太阳与黑体模拟器 30
2.2.2 白炽灯与卤钨灯 31
2.3 气体放电光源 31
2.4 发光二极管 33
2.4.1 普通亮度的LED 33
2.4.2 超高亮度的LED 35
2.4.3 白光LED 36
2.5 激光器 38
2.5.1 激光器的基本原理 38
2.5.2 激光器的分类及应用 39
2.5.3 激光的特性 46
思考与练习 47
第3章 光电发射器件 48
3.1 光电发射阴极 48
3.1.1 光电发射阴极的主要参数 48
3.1.2 常用光电阴极材料 49
3.2 光电管与光电倍增管结构原理 51
3.2.1 光电管 51
3.2.2 光电倍增管 52
3.3 光电倍增管的主要特性参数 54
3.4 光电倍增管的供电和信号输出电路 58
3.4.1 高压分压电路 58
3.4.2 信号输出方式 60
3.5 微通道板光电倍增管的结构、分类及性能特点 61
3.5.1 微通道板的结构和工作原理 61
3.5.2 微通道板光电倍增管的结构、分类及性能特点 62
3.6 像增强器 64
3.7 应用 66
3.7.1 光电倍增管的典型应用 66
3.7.2 像增强器的典型应用 68
思考与练习 69
第4章 光电导探测器 70
4.1 光电导探测器的工作原理 70
4.2 光电导材料及结构特点 72
4.2.1 材料及分类 72
4.2.2 结构特点及原理 73
4.3 光电导探测器的主要特性参数 74
4.3.1 光电流及光电导增益 74
4.3.2 光电特性 75
4.3.3 光谱特性 77
4.3.4 伏安特性 78
4.3.5 时间响应及频率特性 78
4.3.6 前历效应 81
4.3.7 温度特性 82
4.4 光电导探测器的变换电路 82
4.4.1 基本偏置电路 82
4.4.2 恒流电路 83
4.4.3 恒压电路 84
4.5 光电导探测器的应用实例 85
4.5.1 自动调光台灯光电控制电路 85
4.5.2 火焰探测报警器 85
4.5.3 热电制冷型红外测温仪 86
思考与练习 87
第5章 半导体结型光电器件 89
5.1 结型光电器件基本原理 89
5.1.1 热平衡状态下的P-N结 89
5.1.2 光照下的P-N结 90
5.2 硅光电池 92
5.2.1 硅光电池的基本结构 92
5.2.2 硅光电池的工作原理 92
5.2.3 硅光电池的特性参数 93
5.3 硅光电二极管 95
5.3.1 硅光电二极管基本结构 96
5.3.2 硅光电二极管的工作原理 96
5.3.3 光电二极管的电流方程 96
5.3.4 光电二极管的基本特性 97
5.4 硅光电三极管 100
5.4.1 硅光电三极管基本结构 100
5.4.2 硅光电三极管工作原理 101
5.4.3 光电三极管的特性 102
5.5 结型光电器件的偏置电路 104
5.5.1 反向偏置电路 104
5.5.2 零伏偏置电路 107
5.5.3 其他光电变换电路 107
5.6 特殊结型光电二极管 109
5.6.1 PIN光电探测器 109
5.6.2 雪崩光电二极管 109
5.7 象限探测器和光电位置传感器 111
5.7.1 象限探测器 111
5.7.2 光电位置传感器（PSD） 114
5.8 半导体光电器件的特性参数与选择 118
5.8.1 半导体光电器件的特性参数 118
5.8.2 半导体光电器件的应用选择 120
思考与练习 121
第6章 光电成像器件 123
6.1 真空成像器件 123
6.1.1 像管 123
6.1.2 摄像管 126
6.2 固体成像器 128
6.2.1 电荷耦合器件（CCD） 128
6.2.2 CMOS图像传感器 135
6.2.3 工业相机介绍 140
6.2.4 机器视觉系统及其应用 142
思考与练习 151
第7章 红外探测器概述 152
7.1 红外探测器分类 152
7.1.1 热敏探测器 152
7.1.2 光子型探测器 153
7.1.3 红外探测器的工作条件与性能指标 154
7.2 常用红外探测器 161
7.2.1 光电导型红外探测器工作原理与性能分析 161
7.2.2 光电导型红外探测器——SPRITE探测器原理与结构 164
7.2.3 光伏型红外探测器的工作原理与性能分析 166
7.2.4 肖特基势垒光电探测器工作原理 167
7.2.5 量子阱红外探测器 169
7.3 常用热探测器 170
7.3.1 热敏电阻 170
7.3.2 热电偶和热电堆 171
7.3.3 热释电探测器 173
7.3.4 高莱管 175
7.4 其他红外探测器 176
7.4.1 锑化铟红外探测器 176
7.4.2 碲镉汞探测器 177
7.4.3 碲锡铅探测器 177
7.4.4 砷化镓探测器 178
7.4.5 光子牵引探测器 178
7.4.6 MOS探测器 179
7.5 红外探测器的应用——红外夜视系统 180
7.5.1 红外夜视仪的原理 180
7.5.2 红外热成像仪的原理 181
思考与练习 182
第8章 平板显示器件 183
8.1 液晶显示器件 183
8.1.1 基本概念 183
8.1.2 光电特性 184
8.1.3 动态散射型液晶显示器件 186
8.1.4 扭曲向列液晶显示器件 186
8.1.5 超扭曲向列液晶显示器件 188
8.1.6 有源矩阵液晶显示器件 189
8.1.7 LCD工作环境及特点 191
8.2 等离子体显示器件 191
8.2.1 彩色AC-PDP的工作原理 191
8.2.2 彩色AC-PDP的特点和应用 192
8.3 有机发光器件 193
8.3.1 OLED器件发光原理 194
8.3.2 OLED器件的分类 194
8.4 数字微反射镜器件 195
8.4.1 DMD结构和工作原理 195
8.4.2 DLP投影显示及特点 196
思考与练习 196
第9章 典型光电传感系统 197
9.1 瞬态表面高温测量及校准系统 197
9.1.1 瞬态表面高温光电传感系统 197
9.1.2 可溯源瞬态表面温度传感器动态校准系统 206
9.1.3 瞬态超高温测试的外推方法探索 215
9.2 激光光幕靶光电传感系统及校准 216
9.2.1 分离型激光光幕靶 220
9.2.2 激光光幕靶的校准 226
9.2.3 激光光幕靶的应用拓展 227
9.3 其他光电传感系统 229
9.3.1 归一化植被指数光电传感系统 229
9.3.2 光纤传像元件光学特性光电传感系统 233
9.3.3 基于PSD的自动机运动参数光电传感系统 236
9.3.4 导弹轨上运动参数光电传感系统 237
9.3.5 纯镁与镁合金燃点比色测温系统 239
思考与练习 241
第10章 光电传感新技术及应用 242
10.1 光电薄膜技术 242
10.1.1 光电薄膜技术概述 242
10.1.2 光电薄膜的制作 247
10.1.3 光电薄膜器件的技术特点 251
10.1.4 光电薄膜器件的应用 253
10.2 光MEMS，MOEMS 255
10.2.1 MEMS器件概述 255
10.2.2 MOEMS器件——MEMS与光的结合 255
10.2.3 MOEMS的应用 256
10.3 激光散斑测试技术 260
10.3.1 散斑的数学描述 261
10.3.2 激光散斑测量方法 261
10.4 太赫兹技术的应用 264
10.4.1 太赫兹频段及特点 264
10.4.2 THz成像技术的应用 266
10.5 光存储技术 271
10.5.1 光存储器概述 271
10.5.2 光盘存储器的工作原理 273
10.5.3 超高密度光存储技术 276
10.6 太阳能技术 278
10.6.1 太阳能电池 278
10.6.2 太阳能电池的种类 278
10.6.3 太阳能新技术 279
10.6.4 应用领域 281
思考与练习 282
参考文献 283