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第1章 绪论1

1.1 光电子技术概念的演变1

1.2 光电子技术及发展1

1.3 光电子技术的内容3

1.4 光电子技术的功能4

1.5 光电子技术的应用5

1.6 光电子产业及其发展趋势6

1.6.1 光电子产业的最新动态6

1.6.2 不断涌现的光电子新奇产业7

1.7 学习光电子技术的意义8

第2章 辐射度学与光度学基础知识9

2.1 光的基本概念9

2.1.1 电磁波谱及其产生方式9

2.1.2 电磁波谱中的光学区11

2.1.3 光子及其能量和动量11

2.2 立体角及其计算12

2.2.1 立体角的定义12

2.2.2 曲面的立体角12

2.2.3 立体角的计算举例13

2.3 描述辐射场的物理量14

2.3.1 辐射度学中的基本物理量14

2.3.2 全辐射量与光谱辐射量17

2.3.3 光子辐射量18

2.3.4 辐射度学中的基本物理量小结19

2.4 人眼与光度量20

2.4.1 明视觉、暗视觉和中间视觉20

2.4.2 视见函数20

2.4.3 基本光度学量22

2.4.4 光度学中的基本物理量小结26

2.5 光度量与辐射度量的对照26

2.6 辐射度学和光度学中的基本定律27

2.6.1 辐射强度余弦定理27

2.6.2 距离平方反比定律28

2.6.3 亮度守恒定律29

第3章 光电子技术中的常用光源30

3.1 光源的基本特征参数30

3.1.1 辐射效率和发光效率30

3.1.2 光谱功率分布31

3.1.3 空间光强分布31

3.2 黑体辐射32

3.2.1 单色吸收比和单色反射比32

3.2.2 黑体32

3.2.3 基尔霍夫定律32

3.2.4 黑体辐射规律33

3.3 热辐射光源36

3.3.1 黑体辐射器36

3.3.2 太阳36

3.3.3 白炽灯37

3.3.4 卤钨灯38

3.4 气体放电光源39

3.4.1 气体放电光源的原理及特点39

3.4.2 常用的气体放电光源40

3.5 电致发光光源43

3.5.1 电致发光光源的发展43

3.5.2 电致发光光源的类型43

3.5.3 交流粉末电致发光光源43

3.5.4 直流粉末电致发光光源45

3.5.5 薄膜电致发光光源45

3.6 激光48

3.6.1 激光发展简史48

3.6.2 光与物质的相互作用49

3.6.3 粒子数密度反转分布50

3.6.4 光学谐振腔与激光的形成51

3.6.5 激光器的基本构成要素53

3.6.6 激光器的类型54

3.7 半导体光源61

3.7.1 半导体基础知识61

3.7.2 发光二极管67

3.7.3 半导体激光器75

3.8 同步辐射光源86

3.8.1 同步辐射光源的发展与现状86

3.8.2 同步辐射光源的构造88

3.8.3 同步辐射光源的主要特征90

3.8.4 中国大陆地区的同步辐射光源91

第4章 光辐射的传播94

4.1 光辐射的电磁理论94

4.1.1 麦克斯韦方程组94

4.1.2 电磁场的波动方程96

4.1.3 光辐射场的亥姆霍兹方程96

4.1.4 电磁场的边界条件97

4.2 光辐射在大气中的传播97

4.2.1 大气的基本组成与气象条件98

4.2.2 大气对光辐射的衰减99

4.2.3 大气吸收及大气窗口101

4.2.4 大气湍流效应102

4.3 光辐射在水中的传播104

4.3.1 水对光束传播的衰减104

4.3.2 光辐射在水中传播时的散射现象106

4.4 光辐射在电光晶体中的传播107

4.4.1 折射率椭球107

4.4.2 电致折射率变化108

4.4.3 单轴晶体的电致折射率变化109

4.4.4 电光相位延迟110

4.5 光波在声光晶体中的传播113

4.5.1 声波在声光介质中传播时的两种形式113

4.5.2 拉曼—纳斯衍射114

4.5.3 布喇格衍射116

4.6 光辐射在磁光介质中的传播118

4.6.1 磁光效应118

4.6.2 磁光效应的一般原理121

4.6.3 法拉第旋转效应123

4.6.4 法拉第磁光效应的理论分析124

4.6.5 法拉第磁光效应的测量127

4.6.6 法拉第磁光效应的应用128

4.7 光波在光纤中的传播130

4.7.1 光纤的结构130

4.7.2 光纤的类型131

4.7.3 光纤的结构参数133

4.7.4 光在阶跃光纤中传输时的线光学分析135

4.7.5 光在渐变折射率光纤中传输时的线光学分析137

4.7.6 光纤的传输特性138

第5章 光辐射的调制原理与技术142

5.1 光辐射调制的基本原理与类型142

5.1.1 振幅调制142

5.1.2 频率调制和相位调制144

5.1.3 强度调制147

5.1.4 脉冲调制147

5.1.5 脉冲编码调制148

5.1.6 光辐射调制的基本技术149

5.2 机械调制149

5.3 电光调制151

5.3.1 电光强度调制151

5.3.2 电光相位调制156

5.3.3 电光调制器的电学性能156

5.3.4 电光晶体材料简介159

5.4 声光调制159

5.4.1 声光效应159

5.4.2 声光调制系统的组成160

5.4.3 声光调制器的工作原理160

5.4.4 调制带宽164

5.4.5 声光波导调制器165

5.4.6 声光调制的应用166

5.5 磁光调制技术167

5.5.1 磁光调制器168

5.5.2 磁光波导型器件169

5.5.3 磁光调制技术的应用举例170

5.6 直接调制原理与技术171

5.6.1 半导体激光器（LD）的直接调制171

5.6.2 发光二极管（LED）的直接调制172

5.6.3 半导体光源的调制深度173

5.6.4 半导体光源的脉冲编码数字调制173

第6章 光辐射的探测原理与技术175

6.1 光电探测的物理基础175

6.1.1 光电发射效应175

6.1.2 光电导效应175

6.1.3 光伏效应176

6.1.4 温差电效应177

6.1.5 热释电效应177

6.1.6 光子效应和光热效应178

6.2 光电转换定律178

6.3 光电探测器的性能参数179

6.3.1 积分灵敏度R179

6.3.2 光谱灵敏度Rλ与相对光谱灵敏度Sλ179

6.3.3 频率响应灵敏度Rf181

6.3.4 决定光电流i的因素182

6.3.5 量子效率η182

6.3.6 通量阈Pth和噪声等效功率NEP182

6.3.7 归一化探测度D183

6.3.8 光电探测器的噪声184

6.4 基于光热效应的探测器186

6.4.1 热探测器原理概述186

6.4.2 热敏电阻188

6.5 基于光电导效应的探测器——光敏电阻192

6.5.1 光敏电阻的结构192

6.5.2 光敏电阻的光电转换原理192

6.5.3 光敏电阻的基本特性及主要参数193

6.5.4 偏置电路196

6.5.5 典型的光敏电阻197

6.5.6 光敏电阻的使用注意事项198

6.6 基于PN结光伏效应的探测器198

6.6.1 PN结光伏探测器的光电转换规律198

6.6.2 光伏探测器的工作模式199

6.6.3 光电池（太阳电池）200

6.6.4 光电二极管203

6.6.5 光电三极管211

6.7 基于外光电效应的光电探测器212

6.7.1 光电管212

6.7.2 光电倍增管214

第7章 光辐射的成像技术219

7.1 光电成像技术概述219

7.1.1 光电成像技术的发展219

7.1.2 光电成像技术的分类220

7.2 真空成像器件220

7.2.1 像管220

7.2.2 摄像管226

7.3 固体成像器件228

7.3.1 CCD摄像器件229

7.3.2 CID和CMOS摄像器件234

第8章 光辐射的显示技术239

8.1 显示技术概述239

8.1.1 显示技术239

8.1.2 显示技术的应用239

8.1.3 显示技术的发展与分类240

8.2 阴极射线管241

8.2.1 黑白CRT的构造和工作原理241

8.2.2 彩色CRT的构造和工作原理242

8.2.3 CRT显示器的主要单元243

8.2.4 CRT的特征参数246

8.3 等离子体显示248

8.3.1 等离子体知识概述249

8.3.2 PDP显示屏的基本结构与工作原理250

8.3.3 PDP板的显示原理251

8.3.4 PDP显示器件的特点253

8.3.5 PDP显示器件的性能指标253

8.4 液晶显示254

8.4.1 液晶254

8.4.2 液晶的电光效应255

8.4.3 液晶显示器件的结构与驱动特点256

8.4.4 液晶显示器件的种类与工作原理257

8.4.5 液晶显示的驱动260

8.4.6 液晶显示的技术参数263

8.5 发光二极管显示265

8.5.1 LED显示器件的显示原理265

8.5.2 LED显示器件的扫描驱动电路266

8.5.3 LED显示器的技术指标266

8.6 数字光处理显示269

8.6.1 DMD的结构269

8.6.2 DLP投影机的工作原理270

8.6.3 DLP投影机的主要工作方式271

8.6.4 DLP显示技术的特点272

8.7 电泳显示272

8.7.1 电泳显示技术的发展272

8.7.2 电泳显示原理273

8.7.3 影响EPD显示性能的因素274

8.7.4 EPD显示技术的优势275

第9章 光信息存储技术276

9.1 光存储技术概述276

9.1.1 光存储技术的概述276

9.1.2 光存储技术的发展277

9.1.3 光存储技术的特点278

9.2 光盘存储系统及工作原理279

9.2.1 光盘存储器的结构279

9.2.2 光头的分类及结构280

9.2.3 光盘衬盘281

9.2.4 光盘存储的数据通路282

9.2.5 光盘的读写原理283

9.2.6 光盘的特性参数284

9.2.7 光盘的类型284

9.3 只读存储光盘285

9.3.1 ROM的存储原理285

9.3.2 ROM主盘与副盘的制备285

9.3.3 ROM的“2P”复制286

9.4 一次写入光盘287

9.4.1 一次写入方式287

9.4.2 写／读光盘对存储介质的基本要求288

9.4.3 WORM光盘的存储原理288

9.5 可擦重写光盘290

9.5.1 可擦重写相变光盘存储原理290

9.5.2 可擦重写磁光光盘存储293

9.6 DVD光盘技术294

9.6.1 DVD光盘的物理结构295

9.6.2 DVD光盘的数据结构296

9.7 光信息存储新技术297

9.7.1 光全息存储297

9.7.2 光致变色存储302

9.7.3 电子俘获光存储304

9.7.4 持续光谱烧孔存储306

9.7.5 其他光存储技术308

第10章 光电子技术应用举例313

10.1 光电子技术在光纤通信领域的应用313

10.1.1 光纤通信的发展313

10.1.2 光纤通信系统的基本组成314

10.2 光电子技术在光纤传感领域的应用315

10.2.1 光纤布喇格光栅传感器的原理315

10.2.2 分布式光纤传感器的原理317

10.2.3 光纤传感器产品的应用与开发317

10.3 光电子技术在激光雷达中的应用320

10.3.1 激光雷达系统的结构与探测原理320

10.3.2 瑞利—拉曼—米散射激光雷达系统321

10.3.3 瑞利激光雷达的反演原理322

10.4 光电子技术在激光制导领域的应用325

10.4.1 激光制导的物理原理325

10.4.2 激光制导的分类326

10.4.3 激光寻的制导武器326

10.4.4 激光驾束制导武器327

10.4.5 激光制导武器的发展趋势328

10.5 光电子技术在遥感技术中的应用329

10.5.1 遥感技术的分类329

10.5.2 遥感技术系统330

10.5.3 红外扫描成像遥感仪330

10.5.4 遥感技术的特性331

10.6 光电子技术在医学与生物学领域的应用331

10.6.1 光活检技术332

10.6.2 非消融性光疗技术333

10.6.3 生物光子技术335

10.6.4 医学微光机电系统（MOEMS）336

参考文献338