内容简介

主要内容分为两大部分：一部分主要阐述光辐射特别是激光产生的机理、相干光辐射的调制原理、相干光辐射在各种介质中的传播理论以及光辐射探测的机理；另一部分主要讲述光电成像原理、红外成像原理、光电显示原理以及各种成像器件和显示器件。同时比较系统地介绍了光电子技术在国民经济、国防等方面的应用，如光纤通信、激光雷达、激光制导、红外跟踪、红外遥感等，并力图反映其中的新进展。

作者简介

西安电子科技大学教授， 2003年被评为西安电子科技大学教学名师，2005年被评为西安电子科技大学“十佳师德标兵”。曾编写《光电子技术》.《光电探测原理》《.光学传感与测量》《激光技术》等教材。

目录

目 录

第1章 光辐射、发光源与光传播基本定律
1．1 电磁波谱与光辐射
1．1．1 电磁波的性质与电磁波谱
1．1．2 光辐射
1．2 辐射度学与光度学基本知识
1．2．1 辐射量
1．2．2 光度量
1．3 热辐射基本定律
1．3．1 单色吸收比和单色反射比
1．3．2 基尔霍夫辐射定律
1．3．3 普朗克公式
1．3．4 瑞利―琼斯公式
1．3．5 维恩公式
1．3．6 维恩位移定律
1．3．7 斯忒藩―玻耳兹曼定律
1．3．8 色温
1．4 激光原理
1．4．1 激光产生的物理基础
1．4．2 激光（强相干光）产生的基本原理和方法
1．4．3 开放式光学谐振腔和高斯光束
1．5 典型激光器
1．5．1 固体激光器
1．5．2 气体激光器
1．5．3 半导体二极管激光器
1．5．4 光纤激光器
1．6 光频电磁波的基本理论和定律
1．6．1 光波的电磁场理论
1．6．2 光波场的时域频率特性
1．6．3 相速度和群速度
1．6．4 光波的横波性质和偏振态
1．6．5 光波在各向同性介质界面上的反射和折射
1．6．6 几何光学基本定律
练习及思考题1
第2章 光辐射的传播
2．1 光波在大气中的传播
2．1．1 大气衰减
2．1．2 大气湍流效应
2．2 光波在电光晶体中的传播
2．2．1 电致折射率变化
2．2．2 电光相位延迟
2．3 光波在声光晶体中的传播
2．3．1 拉曼―纳斯衍射
2．3．2 布喇格（Bragg）衍射
2．4 光波在磁光介质中的传播
2．4．1 法拉第旋转效应
2．4．2 磁光相互作用的耦合波分析
2．5 光波在光纤波导中的传播
2．5．1 光纤波导的结构及弱导性
2．5．2 光束在光纤波导中的传播特性
2．5．3 光束在光纤波导中的衰减和色散特性
2．6 光波在非线性介质中的传播
2．6．1 非线性电极化率
2．6．2 光波在非线性介质中的传播
2．6．3 光混频及光倍频技术
2．7 光波在水中的传播
2．7．1 传播光束的衰减特性
2．7．2 前向散射
2．7．3 后向散射
练习及思考题2
第3章 光束的调制和扫描
3．1 光束调制原理
3．1．1 振幅调制
3．1．2 频率调制和相位调制
3．1．3 强度调制
3．1．4 脉冲调制
3．1．5 脉冲编码调制
3．2 电光调制
3．2．1 电光强度调制
3．2．2 电光相位调制
3．2．3 电光调制器的电学性能
3．2．4 电光波导调制器
3．3 声光调制
3．3．1 声光调制器的工作原理
3．3．2 调制带宽
3．3．3 声光调制器的衍射效率
3．3．4 声束和光束的匹配
3．3．5 声光波导调制器
3．4 磁光调制
3．4．1 磁光体调制器
3．4．2 磁光波导调制器
3．5 直接调制
3．6 光束扫描技术
3．6．1 机械扫描
3．6．2 电光扫描
3．6．3 声光扫描
3．7 空间光调制器
3．7．1 泡克耳读出光调制器
3．7．2 液晶空间光调制器
3．7．3 其他类型的空间光调制器
练习及思考题3
第4章 光辐射的探测技术
4．1 光电探测器的物理效应
4．1．1 光子效应和光热效应
4．1．2 光电发射效应
4．1．3 光电导效应
4．1．4 光伏效应
4．1．5 温差电效应
4．1．6 热释电效应
4．1．7 光电转换定律
4．2 光电探测器的性能参数
4．2．1 积分灵敏度（R）
4．2．2 光谱灵敏度（Rλ）
4．2．3 频率灵敏度（Rf）
4．2．4 量子效率（η）
4．2．5 通量阈（Pth）和噪声等效功率（NEP）
4．2．6 归一化探测度（D*）
4．2．7 其他参数
4．3 光电探测器的噪声
4．3．1 噪声概念
4．3．2 噪声描述
4．3．3 光电探测器的噪声
4．4 光电导探测器――光敏电阻
4．4．1 光电转换原理
4．4．2 工作特性
4．4．3 几种典型的光敏电阻
4．4．4 使用注意事项
4．5 pn结光伏探测器的工作模式
4．5．1 光电转换原理
4．5．2 光伏探测器的工作模式
4．6 硅光电池――太阳电池
4．6．1 短路电流和开路电压
4．6．2 输出功率和最佳负载电阻
4．6．3 光谱、频率响应及温度特性
4．6．4 缓变化光电信号探测
4．6．5 交变光信号探测
4．7 光电二极管
4．7．1 Si光电二极管
4．7．2 PIN硅光电二极管
4．7．3 雪崩光电二极管（APD）
4．7．4 光电三极管
4．8 光热探测器
4．8．1 热探测器的一般概念
4．8．2 热敏电阻
4．8．3 热释电探测器
4．9 直接探测系统的性能分析
4．9．1 光电探测器的平方律特性
4．9．2 信噪比性能分析
4．9．3 直接探测系统的NEP分析
4．10 光频外差探测的基本原理
4．10．1 光频外差探测的实验装置
4．10．2 光外差原理
4．10．3 基本特性
4．10．4 光频外差探测的空间相位条件
练习及思考题4
第5章 光电成像系统
5．1 光电成像系统
5．1．1 光电成像系统的基本结构
5．1．2 光电成像系统的基本技术参数
5．2 红外成像光学系统
5．2．1 理想光学系统模型
5．2．2 光学系统中的光阑
5．2．3 红外成像光学系统的主要参数
5．2．4 光学系统的像差
5．2．5 红外光学系统的特点
5．2．6 典型的红外光学系统
5．3 红外成像中的信号处理
5．3．1 前置放大器
5．3．2 直流恢复
5．3．3 多路转换技术
5．3．4 通频带选择
5．3．5 温度信号的线性化
5．3．6 中心温度与温度范围的选择
5．3．7 提高图像质量的计算机处理方法
5．4 红外成像系统的综合特性
5．4．1 调制传递函数（MTF）
5．4．2 噪声等效温差（NETD）
5．4．3 最小可分辨温差（MRTD）
5．4．4 最小可探测温差（MDTD）
5．5 固体摄像器件
5．5．1 电荷耦合摄像器件
5．5．2 电荷耦合摄像器件的特性参数
5．5．3 CMOS摄像器件
5．5．4 红外焦平面器件
5．6 其他成像器件
5．6．1 微光像增强器
5．6．2 微光摄像CCD器件
5．6．3 纤维光学成像器件
练习及思考题5
第6章 显示技术
6．1 阴极射线管显示
6．2 液晶显示
6．2．1 液晶的基本知识
6．2．2 扭曲向列型液晶显示(TN?LCD)
6．2．3 超扭曲向列型液晶显示(STN?LCD)
6．2．4 有源矩阵液晶显示器件(AM?LCD)
6．2．5 液晶显示的背光源
6．3 等离子体显示
6．3．1 气体放电基本知识
6．3．2 单色等离子体显示
6．3．3 彩色等离子体显示
6．4 电致发光显示
6．4．1 注入电致发光显示
6．4．2 有机电致发光显示
6．5 其他显示技术
6．5．1 投影显示
6．5．2 真空荧光显示
6．5．3 电致变色显示
6．5．4 电泳显示
练习及思考题6
第7章 光电子技术应用实例
7．1 光纤通信
7．1．1 光纤通信的发展历史
7．1．2 光纤通信的优点
7．1．3 光纤通信系统的基本组成
7．1．4 光纤通信新技术
7．1．5 光纤通信局域网
7．1．6 综合业务数字网
7．2 激光测距与激光雷达
7．2．1 激光测距
7．2．2 激光雷达的优点
7．2．3 激光雷达原理
7．2．4 激光雷达的应用
7．3 激光制导
7．3．1 激光目标指示器
7．3．2 激光寻的器
7．4 红外遥感
7．4．1 红外遥感技术的发展及特点
7．4．2 红外遥感仪
7．5 红外跟踪制导
7．5．1 红外点源制导系统
7．5．2 红外成像制导系统
7．6 光纤传感
7．6．1 光纤温度传感器
7．6．2 光纤位移传感器
7．6．3 光纤陀螺
7．6．4 光纤传感器阵列
7．6．5 分布式光纤传感器
7．7 太赫兹技术
7．7．1 太赫兹波的产生
7．7．2 太赫兹波的传输
7．7．3 太赫兹波的探测
7．7．4 太赫兹波的应用
练习及思考题7
附录 部分习题参考答案
参考文献

前言/序言

第4版前言

本教材是在1999年教育部本科专业目录调整后，电子信息科学与工程类、电子科学与技

术类、光信息科学与工程类本科专业开设的“光电子技术”课程而编写的教材。

激光器的发明，解决了光频载波的产生问题，从此电子技术的各种基本概念(如放大与振荡、调制与解调、直接探测与外差探测、倍频、和频与差频等)几乎都移植到了光频段。电子学与光学之间的鸿沟在概念上消失了，产生了光频段的电子技术，习惯上简称为光电子技术。当然由于波段不同，电子学波段和光波段在相应器件的结构上完全不同了。尽管如此，

从电子学频段扩展的意义上讲，光电子技术就是电子技术在光波段的开拓和发展；从光学发

展的角度讲，光电子技术发展需求的牵引，大大促进了相干光学技术的信息化进步。所以，

光电子技术也是电子技术与光学技术相结合的产物。

本教材比较全面、系统地反映了光电子技术的理论和应用基础。主要内容分两大部分：一部分主要阐述光辐射特别是激光产生的机制、相干光辐射的调制原理、相干光辐射在各种介质中的传播理论以及光辐射探测机理；另一部分主要讲述光电成像原理、红外成像原理、光电显示原理，以及各种成像器件和显示器件。

本教材还比较系统地介绍了光电子技术在国民经济、国防等方面的应用，如光纤通信、激光雷达、激光制导、红外跟踪、红外遥感等，并力图反映其中的新进展。

教材各章节的编排，以及章节内容的安排上，既注重知识之间的有机联系，又考虑各自的独立性，并配有习题，以便于读者自学，也便于教师根据不同专业对“光电子技术”课程的不同要求、学时数的多寡选取适当的内容课内讲授。

本教材自2002年由电子工业出版社出版以来，受到兄弟院校师生的厚爱，印刷8次，累计印数达2.3万册。

2006年正式入选“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”后，根据“十一五”期间教育部对教学规划及学科建议的精神和“电子科学与技术教学指导委员会”建议，以及兄弟院校使用的反馈意见进行修订（第二版）。第二版在保持第一版的传统风格，删除了一些不当之处，增加了一些有关光学的基础知识和最新进展。同时，为便于教学，修订的同时开发了同步教学的多媒体教学课件。

《光电子技术》（第二版）于2007年出版后，依然受众多兄弟院校重视已连续印刷6次近2万多册。

在2010年7月电子工业出版社承办的教育部“高等学校微电子专业高级教师研修班”上，来自国内数十所兄弟院校的教师根据多年的使用体会，对“光电子技术”课程的教学进行交流，对本课程涉及的内容、知识点进行了深入讨论。同时也对该教材提出了很多有益的意见和建议。为此，根据“十二五”期间“电子信息科学与工程”、“电子科学与技术”、“光信息科学与工程”学科建设及教学规范要求，以及兄弟院校的使用反馈意见，对教材进行重新修订(第三版)。

本次修订，仍基本保留第二版的理论体系和风格，删去了一些国民经济和生产领域已经淘汰的陈旧内容，适当增加了光电子技术的新技术、新应用相关内容。为满足部分学校教学及学生学习的需求，本次修订增加了相关习题的�┐鸢浮＊�

《光电子技术》第三版自2011年出版已历5年，其间被教育部遴选为“‘十二五’普通高等教育本科国家级规划教材”。随着光电子技术的飞速发展，教材的部分内容已显得陈旧。为了使教材能够反映科学技术的新发展，对教材做了进一步修订。

本次修订的重点是第5章、第6章、第7章。删去了一些已经淘汰的技术和应用，相应增加光电子技术的一些新应用，修订后的教材仍保留第三版的体系和风格。本次修订主要是调整了第5章早期版本的内容编排顺序；第6章删去了高场电致发光显示，加强了近年来发展十分迅速的有机电致发光显示的内容；第7章增加了激光测距和太赫兹技术的相关应用。

为了方便读者使用和教学，在教材修订的同时，开发了同步教学的多媒体课件和慕课(MOOC)。如有需求，请选用本教材的老师登录电子工业出版华信教育资源网http://www.hxedu.com.cn和http://mooc.hxedu.com.cn索取。

本次教材修订仍由西安电子科技大学安毓英担任主编，刘继芳修订第1～3章，安毓英修订第4章并统编全稿，李庆辉修订第5、第7章，冯喆珺修订第6章。本次修订吸收了兄弟院校的有益反馈意见，但由于编者水平有限，虽经多次修订，缺点和不足之处在所难免，希望广大读者不吝指正。

作者

2016年3月

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