本书主要讲述不辐射物理基础(光辐射度量、光辐射源基本特性、光辐射传输中的衰减和调制)，光电探测器的工作原理、性能参数，光电直接检测与外差检测的原理和性能，光电信号的滤波、放大与信号处理技术，最后介绍几种典型光电系统的原理、性能和应用。

本书可作为相关专业学生的教学用书，也可供研究生和工程技术人员参考。

前言

第1章 光辐射物理基础

第1节 光辐射的度量

1 基本辐射度量

2 光谱辐射度量和光子辐射度量

3 基本光度量

4 朗伯余弦定律与小面源的辐射特性

第2节 温度辐射源及其辐射特性

1 温度辐射与黑体辐射定律

2 人工辐射源及目标、背景的辐射特性

第3节 受激辐射与激光器

1 激光的形成及特点

2 常见激光器系统及其特性

第4节 辐射在媒质中传输的衰减

1 表征辐射在媒质中衰减的物理量

2 大气特性及其对辐射传输的影响

3 材料对光辐射的反射、吸收和透射特性

第5节 光辐射的调制

1 调制的一般概念

2 光学调制盘

3 电光调制器

4 声光调制器

习题与复习题

参考文献

第2章 光辐射探测器

第1节 光辐射探测器的性能参数

1 光辐射探测器对光辐射的响应参数

2 光辐射探测器的噪声

第2节 光子探测器

1 光电子发射探测器

2 光电导探测器

3 光伏探测器

第3节 热探测器

1 热探测器对光辐射的温度响应

2 测辐射热电偶

3 测辐射热敏电阻探测器

4 热释电探测器

第4节 光电成像器件

1 光电成像器件的基本特性

2 像管

3 摄像管

4 CCD固体摄像器件

习题与复习题

参考文献

第3章 光辐射的直接检测与外差检测

第1节 直接检测

1 光电探测器直接检测的统计特性和平方律特性

2 直接检测系统的信噪比和灵敏度

第2节 外差检测

1 外差检测的基本原理

2 外差检测系统的信噪比和灵敏度分析

3 外差检测系统与直接检测系统性能比较

习题与复习题

参考文献

第4章 光电检测信号的前置放大和滤波

第5章 微弱信号检测

第6章 典型光电信号检测系统

参考文献

绪论 1

0.1 光电检测技术的研究领域 1

0.1.1 光度量和辐射度量的检测 2

0.1.2 光电器件及光电成像系统特性的检测 2

0.1.3 光学材料、光学元件及系统特性的检测 2

0.1.4 非光学物理量的光电检测 2

0.2 光电检测技术的特点 3

0.3 光电检测的方法 3

第1章 光学基础 7

1.1 光的概念与度量 7

1.1.1 光的概念 7

1.1.2 光的基本度量 9

1.1.3 辐射度学和光度学中的两个基本定律 13

1.2 常用光学元器件 14

1.2.1 透镜元器件 14

1.2.2 反射元器件 17

1.2.3 光楔 21

1.2.4 棱镜 22

1.2.5 偏光器件 25

1.2.6 滤光片 26

1.3 常用光学组件 27

1.3.1 平行光管 27

1.3.2 积分球 28

1.4 典型光学系统 28

1.4.1 显微光学系统 28

1.4.2 望远光学系统 33

1.4.3 摄影与投影光学系统 35

1.4.4 实施激光束变换的光学系统 38

1.5 常用光学计量仪器仪表 42

1.5.1 单色仪 42

1.5.2 光谱仪 44

1.5.3 照度计 46

1.5.4 亮度计 48

1.5.5 光功率计 50

1.5.6 光能量计 51

1.5.7 干涉仪 52

1.6 光调制技术 54

第2章 电子学基础 59

2.1 基本电路部件 59

2.2 运算放大器 61

2.2.1 检测系统中的主要噪声 61

2.2.2 信噪比和噪声系数 63

2.2.3 噪声带宽 64

2.2.4 常用运算放大器类型 64

2.2.5 集成运算放大器的选择 70

2.3 有源滤波器 70

2.4 电压比较器 72

2.5 模数变换器(A/D) 74

2.5.1 主要技术指标 74

2.5.2 A/D转换器分类 74

2.6 数模变换器(D/A) 77

2.6.1 概述 77

2.6.2 主要技术指标 78

2.6.2 D/A转换器分类 78

2.3.3 D/A转换器与微型计算机的接口形式 79

第3章 常用光辐射源与发光器件 82

3.1 黑体辐射和自然辐射源 83

3.1.1 黑体辐射 83

3.1.2 自然辐射源 83

3.2 光源的基本特征参数 86

3.2.1 辐射效率和发光效率 86

3.2.2 光谱功率分布 87

3.2.3 光强空间分布 87

3.2.4 光源的色温 88

3.2.5 光源的颜色 88

3.3 热辐射光源 88

3.3.1 钨丝白炽灯 88

3.3.2 卤钨灯 89

3.3.3 黑体辐射器 90

3.4 气体放电光源 90

3.4.1 气体放电光源的基本结构、放电原理及特点 90

3.4.2 气体放电光源分类 91

3.5 固体发光光源 94

3.5.1 场致发光光源 94

3.5.2 发光二极管 95

3.6 激光器 102

3.6.1 激光产生的机理 103

3.6.2 常用激光器简介 106

3.6.3 激光的特性和激光参量测试 117

第4章 常用显示器件及其扩展应用 120

4.1 电视基础知识 120

4.1.1 电子扫描 120

4.1.2 模拟黑白全电视信号 124

4.1.3 模拟彩色电视信号 127

4.1.4 数字视频--数字电视技术 128

4.2 CRT显示 129

4.2.1 CRT显示器的基本结构和工作原理 129

4.2.2 CRT显示器的特点与应用 131

4.3 液晶显示 131

4.3.1 液晶的基本知识 132

4.3.2 液晶的基本性质 134

4.3.3 液晶的光学基础 137

4.3.4 常用液晶显示器件及特点 144

4.3.5 液晶光阀 150

4.4 PDP等离子体显示 153

4.4.1 等离子体显示工作原理 153

4.4.2 等离子体显示的特点与应用 153

4.5 有机电致发光显示 154

4.5.1 OLED器件结构与工作原理 154

4.5.2 OLED的驱动方式 156

4.5.3 OLED的特点和应用 158

4.6 基于DMD的投影显示 160

4.6.1 投影显示的基本知识 160

4.6.2 基于DMD的投影显示 161

4.7 应用实例 163

4.7.1 基于液晶的激光光强控制系统 163

4.7.2 基于液晶的激光偏振调制技术 167

4.7.3 基于液晶的激光偏振测量系统 168

4.7.4 基于DMD的红外视景生成器 170

第5章 光电探测器件 173

5.1 光电效应理论 173

5.1.1 光电导效应 173

5.1.2 光生伏特效应 174

5.1.3 外光电效应 175

5.1.4 热释电效应 176

5.2 光电探测器件基本特性 176

5.2.1 积分灵敏度R 176

5.2.2 光谱灵敏度R 177

5.2.3 频率灵敏度Rf 177

5.2.4 暗电流 178

5.3 各种光电探测器件 178

5.3.1 光电倍增管 178

5.3.2 光电导管(光敏电阻) 183

5.3.3 光电池和光电二极管 187

5.3.4 特种光电二极管 198

5.3.5 光电三极管 204

5.3.6 热释电探测器 206

5.3.7 电荷耦合器(CCD) 206

5.3.8 光电耦合器 215

5.3.9 光栅 218

5.3.10 光电编码器 222

5.3.11 光纤陀螺 226

第6章 光电图像信息处理 229

6.1 图像成像系统镜头 229

6.1.1 成像系统镜头的基本构成 229

6.1.2 成像系统镜头的主要参数 230

6.1.3 成像系统镜头的相关技术 233

6.1.4 成像系统镜头的分类 234

6.1.5 成像系统镜头的选择 235

6.2 图像传感器芯片的主要参数 235

6.3 工业相机的分类 236

6.4 相机的主要参数 238

6.5 视频采集卡 240

6.5.1 视频采集卡的原理 240

6.5.2 视频采集卡的分类 241

6.5.3 怎样选择视频采集卡 241

6.6 数字图像处理基础理论 243

6.6.1 图像的获取及数字化 243

6.6.2 图像基本操作 244

6.6.3 图像质量的评价方法 245

6.7 典型应用实例 247

6.7.1 流感疫苗血凝素含量检测系统 247

6.7.2 激光光束质量诊断系统 250

6.7.3 高炮零飞指标测试系统 255

6.7.4 光电图像可视化仿真 260

第7章 光电信息处理技术的典型应用实例 267

7.1 光功率计 267

7.2 光能量计 270

7.3 闪光强度测试 273

7.4 非等间隔相机同步抓拍技术 276

7.5 基于PSD的飞轮齿圈形位误差非接触检测系统 281

7.5.1 半导体激光光三角测量法 281

7.5.2 系统总体技术方案 282

7.6 X-Y精密工作台电控系统 286

7.6.1 位移测量原理和点位控制原理 286

7.6.2 系统总体技术方案 288

7.7 空间激光通信ATP分系统 294

7.7.1 应用背景 294

7.7.2 ATP分系统总体技术方案 294

7.8 激光烟雾衰减测试系统 299

7.8.1 应用背景 299

7.8.2 系统工作原理 300

7.8.3 系统总体技术方案 301

7.8.4 红外烟雾衰减测试试验 303

第8章 光电检测与信息处理实验 305

8.1 光电检测与信息处理实验箱概述 305

8.2 光变频率实验 307

8.3 光电式直流电机转速测量实验 308

8.4 热释电红外报警实验 311

8.5 线阵CCD测量物体外形尺寸实验 313

8.6 各类光电器件特性测试实验 317

参考文献 319