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第1章 概述1

1.1 引言1

1.2 光电检测系统的基本构成和工作原理2

1.2.1 光电检测系统的基本构成2

1.2.2 光电检测系统的基本工作原理5

1.2.3 光电检测系统的基本结构形式6

1.3 光电检测技术的发展9

习题与思考题11

第2章 光电检测用光源12

2.1 光的产生及光源分类12

2.1.1 光的本质及产生12

2.1.2 光源分类13

2.2 光源的基本特性参数13

2.2.1 辐射效率和发光效率14

2.2.2 光谱功率分布14

2.2.3 空间光强分布15

2.2.4 光源的色温15

2.2.5 光源的颜色16

2.3 光电检测常用光源16

2.3.1 热辐射光源16

2.3.2 气体放电光源18

2.3.3 固体发光光源19

2.3.4 激光器26

习题与思考题30

第3章 光电探测器概述及光电导探测器31

3.1 光探测器的物理基础31

3.1.1 光电效应和光热效应32

3.1.2 光电转换定律33

3.2 光电探测器的特性参数33

3.2.1 量子效率33

3.2.2 灵敏度34

3.2.3 响应时间35

3.2.4 噪声等效功率NEP和探测率D＊36

3.2.5 线性度37

3.2.6 探测器噪声37

3.2.7 其他参数40

3.3 光电导探测器40

3.3.1 光电导效应40

3.3.2 光敏电阻41

习题与思考题51

第4章 光伏特探测器53

4.1 光伏特效应53

4.2 光伏探测器的工作模式55

4.3 光电池56

4.3.1 硅光电池的基本结构和工作原理57

4.3.2 硅光电池的特性参数58

4.3.3 光电池偏置电路61

4.3.4 光电池的应用65

4.4 硅光电二极管和硅光电三极管66

4.4.1 硅光电二极管结构及工作原理66

4.4.2 硅光电三极管结构及工作原理（又称光电晶体管）67

4.4.3 硅光电二极管与硅光电三极管特性比较68

4.4.4 光电二极管和三极管的偏置电路72

4.4.5 光电二极管和三极管的应用77

习题与思考题84

第5章 光电发射器件85

5.1 光电发射（外光电）效应85

5.2 光电管86

5.3 光电倍增管87

5.3.1 光电倍增管的结构87

5.3.2 光电倍增管的主要特性参数88

5.3.3 光电倍增管的供电和信号输出电路92

5.3.4 微通道板光电倍增管95

5.3.5 光电倍增管的应用95

5.4 各种光电探测器件的性能比较和应用选择97

5.4.1 接收光信号的方式97

5.4.2 各种光电探测器件的性能比较97

5.4.3 光电检测器件的应用选择98

习题与思考题99

第6章 光电成像器件100

6.1 光电成像器件概述100

6.1.1 光电成像器件的类型100

6.1.2 成像原理101

6.1.3 光电成像器件的基本特性102

6.2 真空摄像管105

6.2.1 摄像管的基本原理105

6.2.2 摄像管的性能参数105

6.2.3 光电导式摄像管108

6.2.4 光电发射式摄像管110

6.3 电荷耦合器件（CCD）112

6.3.1 电荷耦合器件工作原理112

6.3.2 电荷耦合器件的特性参数116

6.3.3 电荷耦合摄像器件（ICCD）118

6.4 自扫描光电二极管阵列124

6.4.1 SSPD线阵列124

6.4.2 SSPD面阵列128

习题与思考题131

第7章 非相干检测方法与系统132

7.1 光电信号变换及光电检测系统分类概述132

7.2 直接检测系统133

7.2.1 直接检测系统的基本原理134

7.2.2 直接检测系统的基本特性134

7.3 随时间变化的光电信号检测方法及系统136

7.3.1 幅值法137

7.3.2 频率法141

7.3.3 相位和时间测量法142

7.4 空间分布的光电信号检测方法与系统145

7.4.1 光学目标和空间定位145

7.4.2 几何中心检测法146

7.4.3 亮度中心检测法150

习题与思考题158

第8章 相干检测方法与系统159

8.1 相干检测的基本原理159

8.1.1 光学干涉和干涉测量159

8.1.2 干涉测量技术中的调制和解调160

8.2 基本干涉系统及应用161

8.2.1 典型的双光束干涉系统161

8.2.2 多光束干涉系统163

8.2.3 光纤干涉仪164

8.3 同频率相干信号的相位调制与检测方法165

8.3.1 相位调制与检测的原理165

8.3.2 同频相干信号的检测方法166

8.4 光外差检测方法与系统168

8.4.1 光外差检测原理168

8.4.2 光外差检测的特性171

8.4.3 光外差检测条件174

8.4.4 光外差检测的调频方法176

8.4.5 光外差检测方法与应用181

习题与思考题187

第9章 光电检测技术在机械领域的典型应用188

9.1 双频激光干涉仪188

9.1.1 双纵模双频激光干涉仪的组成188

9.1.2 工作原理分析189

9.2 表面粗糙度测量仪191

9.2.1 光点变位法（三角法）192

9.2.2 临界角法192

9.2.3 光纤传感器检测法194

9.2.4 激光散射法196

9.3 同轴式高分辨率激光轮廓仪198

9.3.1 同轴式干涉轮廓仪工作原理199

9.3.2 同轴式高分辨率激光干涉轮廓仪测量形状误差分析199

9.3.3 测量精度分析200

9.4 工业CT（探伤）涡流成像系统203

9.5 CCD成像测量技术205

9.5.1 CCD传感器检测玻璃管外径和壁厚206

9.5.2 CCD钢板计数器207

9.5.3 用CCD检测外圆直径207

习题与思考题209

第10章 光电检测技术在其他方面的典型应用（二）210

10.1 光电检测技术在环保科学研究及工程领域的应用210

10.1.1 光谱测试技术基础210

10.1.2 大气质量中烟尘量检测214

10.1.3 大气中有害气体含量监测220

10.1.4 水质污染监测222

10.2 光电检测技术在军事领域的应用228

10.2.1 光电制导228

10.2.2 激光雷达229

10.3 光电检测技术在生物科学研究及医疗工程领域的应用233

10.3.1 生物芯片检测技术概述233

10.3.2 生物芯片检测装置234

10.3.3 光电式血糖仪237

参考文献239