《光電技術(第2版)》為普通高等教育“十一五”國家級規劃教。
《光電技術(第2版)》系統地介紹了光電技術的基本概念、各種光電器件的工作原理與特性、發展趨勢和典型應用等。主要內容包括:光電技術基礎,光電導器件,光生伏特器件,光電發射器件,熱輻射探測器件,發光器件與光電耦合器件,光電信息變換,圖像信息的光電變換,光電信號的數據采集與計算機接口技術,光電信息變換技術的典型應用,光電技術的新發展。
《光電技術(第2版)》可作為高等學校光電信息工程、計量測試儀器、測控技術與儀器、測繪工程、環境工程、機械電子工程、公安圖像技術、光電檢測儀器、光學技術與儀器、生物醫學工程等專業本科生及研究生教,也可作為光電技術領域科技人員的參考書。
光電技術是在迅猛發展的信息科學與技術基礎上發展起來的跨學科技術,是光電子行業中必須掌握的重要技術內容,它是將光學、電子技術、精密機械和計算機技術有機結合起來,孕育而生的新技術。 光電技術的內容涉及光電轉換器件、光學檢測、激光、計算機接口技術和數字與模擬電子技術等內容,它的光學檢測內容有別于基于人眼的“光學檢測技術”,是建立在以光電接收器為目標的光電檢測技術。 《光電技術(第2版)》在保持第1版的基本內容和特色的基礎上,增加了應用最廣泛的半導體發光器件(LED)的內容,補充了LED的發光特性及測量方法,使它能夠滿足日益增長的需要。 《光電技術(第2版)》特色: ◎內容全面,體系完整,結構合理,重點突出,注重應用,適應更加廣泛的專業教學需要; ◎注重內容的科學性與先進性,適度增加現代光電技術應用的內容,使經典理論與現代科技內容相輔相成,循序漸進,便于組織教學; ◎例題與習題的選擇密切聯系當今科技發展的方向,使學生能充分感受課程的重要價值,提高學習的積極性; ◎配備有不同學時安排的免費電子課件,幫助教師與學生掌握不同專業和學時要求的重點內容; ◎配套出版《光電信息綜合設計訓練與實驗教程》,以增強學生的動手能力、綜合設計能力和創新能力。
第1章 光電技術基礎
1.1 光輻射的度量
1.1.1 與光源有關的輻射度參數與
1.1.2 與接收器有關的輻射度參數
1.2 光譜輻射分布與量子流速率
1.3 物體熱輻射
1.3.1 黑體輻射定律
1.3.2 輻射體的分類及其溫度表示
1.4 輻射度參數與光度參數的關系
1.5 半導體對光的吸收
1.6 光電效應
1.6.1 內光電效應
1.6.2 光電發射效應
思考題與習題1
第2章 光電導器件
2.1 光敏電阻的原理與結構
2.2 光敏電阻的基本特性
2.3 光敏電阻的變換電路
2.4 光敏電阻的應用實例
思考題與習題2
第3章 光生伏特器件
3.1 硅光電二極管
3.1.1 硅光電二極管的工作原理
3.1.2 光電二極管的基本特性’
3.2 其他類型的光生伏特器件
3.2.1 PIN型光電二極管
3.2.2 雪崩光電二極管
3.2.3 硅光電池
3.2.4 光電三極管
3.2.5 色敏光生伏特器件
3.2.6 光生伏特器件組合件
3.2.7 光電位置敏感器件(PSD)
3.3 光生伏特器件的偏置電路
3.3.1 反向偏置電路
3.3.2 零伏偏置電路
3.4 半導體光電器件的特性參數與選擇
思考題與習題3
第4章 光電發射器件
4.1 光電發射陰極
4.1.1 光電發射陰極的主要特性參數
4.1.2 光電陰極材料
4.2 真空光電管與光電倍增管的工作原理
4.2.1 真空光電管的原理
4.2.2 光電倍增管
4.3 光電倍增管的基本特性
4.4 光電倍增管的供電電路
4.5 光電倍增管的典型應用
思考題與習題4
第5章 熱輻射探測器件
5.1 熱輻射的一般規律
5.2 熱敏電阻與熱電堆探測器
5.2.1 熱敏電阻
5.2.2 熱電偶探測器
5.2.3 熱電堆探測器
5.3 熱釋電器件
5.3.1 熱釋電器件的基本工作原理
5.3.2 熱釋電器件的靈敏度
5.3.3 熱釋電器件的噪聲
5.3.4 熱釋電器件的類型
5.3.5 典型熱釋電器件
5.4 熱探測器概述
思考題與習題5
第6章 發光器件與光電耦合器件
6.1 發光二極管的基本工作原理與特性
6.2 發光二極管的應用
6.3 半導體激光器
6.3.1 半導體激光器的發光原理
6.3.2 半導體激光器的結構
6.4 光電耦合器件
6.4.1 光電耦合器件的結構與電路符號
6.4.2 光電耦合器件的特性參數
……
第7章 光電信息變換
第8章 圖像信息的光電變換
第9章 光電信號的數據采集與計算機接口技術
第10章 光電信息變換技術的典型應用
第11章 光電技術的新發展
參考文獻
第1章 光電技術基礎
光電信息變換技術總要討論各種光電敏感器件,對這些光電敏感器件的性能評估和應用說明都離不開光的度量與光電技術的基本理論。本章在討論光的基本度量方法和度量參數的基礎上,還將討論物體熱輻射的基本定律、光與物質作用產生的各種光電效應等問題,為學習光電信息變換技術打下基礎。
光電技術最基本的理論是光的波粒二象性。即光是以電磁波方式傳播的粒子。幾何光學依據光的波動性研究了光的折射與反射規律,得出了許多關于光的傳播、光學成像、光學成像系統和成像系統像差等理論。物理光學依據光的波動性成功地解釋了光的干涉、衍射等現象,為光譜分析儀器、全息攝影技術奠定了理論基礎。然而,光的本質是物質,它具有粒子性,又稱為光量子或光子。光子具有動量與能量,并分別表示為
P=hv/c,E=hv
式中,h=6.626×10-34J·s,為普朗克常數;v為光的振動頻率(s_1);C=3 X 108m·S-1,為光在真空中的傳播速度。
光的量子性成功地解釋了光與物質作用時所引起的光電效應,而光電效應又充分證明了光的量子性。
圖1-1所示為電磁波按波長的分布及各波長區域的定義,稱為電磁波譜。電磁波譜的頻率范圍很寬:從宇宙射線到無線電波(102~1025Hz)。光輻射僅僅是電磁波譜中的一小部分,它包括的波長區域從幾納米到幾毫米,即10-9~10矗3m量級。只有波長為0.38~0.78um的光才能引起人眼的視覺感,故稱這部分光為可見光。
光電敏感器件的光譜響應范圍遠遠超出人眼的視覺范圍,一般從x光到紅外輻射甚至于遠紅外、毫米波的范圍。特種材料的熱電器件具有超過厘米波光譜響應的范圍,即人們可以借助于各種光電敏感器件對整個光輻射波譜范圍內的光信息進行光電變換。