本教材系统地介绍了光电技术的基础理论、各种光电探测器的工作原理、特性参数、典型器件和典型应用。主要内容包括：辐射度与光度学基础、光电探测器理论基础、光电探测器中常用光源、光电导探测器、光伏探测器、光电子发射探测器、热探测器、光电图像传感器、光学信号变换、光电信号探测技术和光电探测系统典型应用。
本书可以作为高等院校本科光电信息科学与工程、光电信息工程、测控技术与仪器、应用物理、电子科学与技术、电子信息科学与技术等专业本科生及研究生教材，也可供其他相关专业师生和工程技术人员参考。

本书是作者十余年“光电技术”专业课程教学经验的总结和升华，内容涵盖光电理论基础、器件特性及系统应用，将光学技术、电子学技术、精密机械及计算机技术紧密结合，紧扣当前光电器件产业发展前沿，符合新技术发展对人才培养的新需求，可作为高等院校光电信息类专业教材，也可供工程技术人员参考。
本书特色
完备的知识体系。以物理理论基础、光电探测器、光电信号处理和典型光电探测系统为主线，建立起完整的光电信息系统架构。
强调应用。以丰富的实例展示光电技术在军事、工业等领域的最新应用，鼓励学生参与科学创新活动。
学习网站和实验教材。实现课程资源共享和网上自测系统，提供免费电子课件和习题答案，配有实验教材，为教学和实践提供全面支持。

光电技术是一门以光电子学为基础，将光学技术、电子技术、精密机械及计算机技术紧密结合的新技术，是获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段。它将电子学中的许多基本概念与技术移植到光频段，解决光电信息系统中的工程技术问题。这一先进技术使人类能更有效地扩展自身的视觉能力，使视觉的长波延伸到亚毫米波，短波延伸到紫外线、X射线、γ射线乃至高能粒子，并可在飞秒级记录超快现象的变化过程。光电技术在现代科技、经济、军事、文化、医学等领域发挥着极其重要的作用，是当今世界争相发展的支柱产业，是竞争激烈、发展最快的信息技术产业的主力军。随着光电技术的迅速发展，各种新型半导体激光器、几千万像素的CCD与CMOS固体图像传感器、新型的PIN与APD光敏二极管、LED及液晶显示器等在工业与民用领域随处可见，热成像技术也已广泛应用于军事和工业领域。光电技术已经渗透到国民经济的各个方面，成为信息社会的支撑技术之一。
　　作者总结了十余年讲授光电技术课程的教学经验，参阅了大量国内外优秀教材和文献，为适应新技术发展对人才培养的需要，依据光电信息科学与工程专业教学指导分委会对光电技术课程的要求而编写了本书。书中内容从教学的普适性出发，注重基础、强调应用，主要特点如下：
　　 全书以光电探测的物理理论基础、光电探测器、光电信号探测与处理和典型光电探测系统分析为主线，紧扣当前光电器件产业发展前沿形成完整的光电技术知识体系，内容全面且结构合理，重点突出并注重实用；
　　 全书突出光电信息系统构成，使学生掌握光电信息系统的总体框架，并引导学生发挥“奇思妙想”，充满兴趣地投入到光电创新实践活动中；
　　 配备了完整的免费电子课件、思考题与习题参考答案，建立了“光电技术”学习网站（http://wlxtwhuteducn/new/gdjs），实现了资源共享和网上自测系统，方便教师教学和学生自学；
　　 对全书的光电技术专业词汇进行了英文标注，便于学生学习和查阅外文文献；
　　 配有《光电技术实验》教材（杨应平等编著），可选择使用，以增强学生的光电系统综合设计能力。
　　全书共12章。第0章概述了光电技术的研究内容和发展趋势；第1~3章讲述光电技术的理论基础与常用光辐射源；第4~7章讲述光电导探测器、光伏探测器、光电子发射探测器和热探测器的工作原理、特性参数、偏置电路及应用技术；第8章讲述真空光电图像探测器及固体图像传感器；第9章讲述光学信息变换技术；第10章讲述微弱光电信号探测与处理技术；第11章讲述光电探测系统的典型应用。其中，华中科技大学曾延安负责编写85节，武汉理工大学胡昌奎负责编写第3章、第9章、第11章及101节，武汉理工大学胡靖华负责编写第2章、第6章、第7章，其他章节由杨应平编写。全书由杨应平统稿。
　　教育部高等学校光电信息科学与工程类专业教学指导分委会副主任委员（2006～2010年）、华中科技大学杨坤涛教授对书稿进行了认真仔细的审阅并提出了许多宝贵建议，在此表示衷心的感谢。本书在编写过程中得到武汉理工大学黎敏教授、张一兵副教授等多位老师的大力支持和帮助，物理系陈梦苇、张菁等多名研究生在资料文献查阅、文字整理和插图绘制等方面做了大量的工作，在此特向他们表示诚挚的谢意。
　　本书在编写过程中参考了大量的国内外优秀教材和科技文献，并根据本书体系的需要选编了其中的一些典型内容，书后给出了主要参考文献，在此对这些文献的作者表示感谢。
　　由于作者水平有限，书中难免存在一些缺点和错误，希望读者指正。

编者
2014年7月

电子与电气工程

本书是作者十余年“光电技术”专业课程教学经验的总结和升华，内容涵盖光电理论基础、器件特性及系统应用，将光学技术、电子学技术、精密机械及计算机技术紧密结合，紧扣当前光电器件产业发展前沿，符合新技术发展对人才培养的新需求，可作为高等院校光电信息类专业教材，也可供工程技术人员参考。
本书特色
·完备的知识体系。以物理理论基础、光电探测器、光电信号处理和典型光电探测系统为主线，建立起完整的光电信息系统架构。
·重视应用。以丰富的实例展示光电技术在军事、工业等领域的最新应用，鼓励学生参与科学创新活动。
·学习网站和实验教材。实现课程资源共享和网上自测系统，提供免费电子课件和习题答案，配有实验教材，为教学和实践提供全面支持。

杨应平：暂无

前言
教学建议
第0章绪论
01光电技术及其研究内容
02光电信息系统
03光电技术的应用及发展趋势
本章小结
思考题与习题
第1章辐射度学与光度学基础
11电磁辐射
111电磁波谱
112光辐射
113光的波粒二象性
114电磁辐射中的立体角计算
12辐射度的基本物理量
13光度学基础
131光度学的基本物理量
132光谱光视效率
133光谱光视效能
14辐射度学与光度学中的几个基本定律
141朗伯余弦定律
142距离平方反比定律
143亮度守恒定律
15黑体辐射
151黑体辐射定律
152普朗克能量子假设
本章小结
思考题与习题
第2章光电探测器理论基础
21半导体物理基础
211晶体的能带
212热平衡下的载流子浓度
213半导体材料的光吸收效应
214半导体中的非平衡载流子
215半导体中载流子的扩散与漂移
22光电效应
221光电导效应
222光伏效应
223光电子发射效应
23光电探测器的噪声
24光电探测器的特性参数
本章小结
思考题与习题
第3章光电探测中的常见光源
31光源的基本特性参数
311辐射效率和发光效率
312光谱功率分布
313空间光强分布
314光源的色温
315光源的颜色
32热辐射光源
321太阳
322黑体模拟器
323白炽灯与卤钨灯
33气体放电光源
331汞灯
332钠灯
333氙灯
334空心阴极灯
335氘灯
34激光器
341激光器工作原理
342激光特性
343激光器类型
35发光二极管
351发光二极管原理与结构
352发光二极管基本特性参数
353常用发光二极管
354发光二极管驱动电路
355发光二极管应用
本章小结
思考题与习题
第4章光电导探测器
41光电导探测器原理与结构
411光电导探测器原理
412光电导增益
413光敏电阻结构
42光敏电阻基本特性参数
421光电特性
422光电导灵敏度
423温度特性
424响应时间
425光谱特性
426伏安特性
427前历效应
428噪声特性
43典型光敏电阻
431本征光电导探测器
432杂质型光敏电阻
433多晶光电导探测器
44光敏电阻偏置电路
441光敏电阻微变等效电路
442基本偏置电路
443恒流偏置电路
444恒压偏置电路
445恒功率偏置电路
45光电导探测器应用
451声光自动控制电路
452照明灯自动控制电路
453火焰报警电路
454照相机自动曝光控制电路
本章小结
思考题与习题
第5章光伏探测器
51光电池
511硅光电池工作原理与基本结构
512硅光电池基本特性
513常用光电池
514光电池的偏置电路
515光电池应用
52光敏二极管
521硅光敏二极管工作原理与基本结构
522硅光敏二极管基本特性
523常用光敏二极管
524光敏二极管偏置电路
525光敏二极管应用
53光敏晶体管
531硅光敏晶体管工作原理与基本结构
532硅光敏晶体管基本特性
533常用光敏晶体管
534光敏晶体管应用
54PIN光敏二极管
541PIN光敏二极管结构与工作原理
542PIN光敏二极管主要特性参数
543典型的PIN光敏二极管与应用
55雪崩光敏二极管
551雪崩光敏二极管原理
552达通型雪崩光敏二极管结构、电场、电荷分布
553雪崩光敏二极管主要特性参数
554典型的雪崩光敏二极管与应用
56色敏探测器
561色敏探测器结构与工作原理
562色敏探测器的检测电路
563色敏探测器的短路电流比波长特性
564两种色敏探测器
565色敏探测器应用
57位置敏感探测器
571PSD工作原理
572PSD检测电路
573PSD主要特性参数
574常用PSD
575PSD应用
58象探测器
581象探测器原理
582四象限探测器的空间分辨率
583四象限探测器信号处理电路
584四象限探测器及其应用
59光耦合器
591光耦合器工作原理与结构
592光耦合器特性参数
593光耦合器应用
本章小结
思考题与习题
第6章光电子发射探测器
61光电阴极
62光电倍增管原理与结构
621光电倍增管工作原理
622光电倍增管结构
63光电倍增管主要特性参数
64光电倍增管工作电路
641高压供电电路
642信号输出电路
65光电倍增管应用
651分光光度法
652医疗器械
653生物技术
654石油测井
655环境测量
656工业测量
657固体表面分析
本章小结
思考题与习题
第7章热探测器
71热探测器基本原理
711温度变化方程
712热探测器的最小可探测功率
72热电偶探测器
721热电偶工作原理
722热电偶主要特性参数
723热电堆
724热电偶与热电堆应用
73热敏电阻探测器
731热敏电阻基本原理与结构
732热敏电阻探测器主要特性参数
733热敏电阻应用
74热释电探测器
741热释电器基本原理
742热释电探测器主要特性参数
743常用的热释电探测器材料
744热释电探测器应用
本章小结
思考题与习题
第8章光电图像探测器
81像管
811像管基本原理与结构
812像管主要特性参数
813红外变像管
814像增强管
815像管应用
82真空摄像管
821光电导式摄像管
822光电发射式摄像管
83电荷耦合器件
831电荷耦合器件工作原理
832电荷耦合器件主要特性参数
833电荷耦合成像器件
834电荷耦合成像器件的驱动方法
835常用的线阵CCD成像器件
836电荷耦合成像器件应用
84CMOS图像传感器
841CMOS成像器件的像敏单元结构与工作原理
842CMOS成像器件的组成架构
843CMOS与CCD图像器件的比较
85红外焦平面阵列探测器
851非制冷红外焦平面的结构与工作原理
852红外成像与红外热像仪
853典型的红外焦平面探测器
854红外成像技术应用
本章小结
思考题与习题
第9章光学信息变换
91光学信息变换概述
92几何光学方法的光学信息变换
921物体尺寸信息的光学变换
922位移信息的光学变换
93物理光学方法的光学信息变换
931干涉方法的光学信息变换
932衍射方法的光学信息变换
94时变光信息的调制
941调制光优点
942光信号调制基本原理
943光调制方法
944调制信号解调
本章小结
思考题与习题
第10章微弱光电信号的探测与处理
101直接探测与外差探测
1011直接探测
1012光频外差探测
102微弱光电信号前置放大器的设计
1021放大器的噪声模型与等效输入噪声
1022噪声系数
1023光电探测器与前置放大器耦合网络的设计原则
1024低噪声前置运放的选用
1025低噪声放大器设计原则与方法
103微弱光电信号的探测与处理
1031微弱光电信号的检测
1032窄带滤波法
1033相关检测法
1034锁定放大器
1035取样积分法
1036光子计数器
本章小结
思考题与习题
第11章典型的光电检测系统
111空间光通信捕获、跟踪、瞄准系统
1111空间光通信系统
1112ATP系统构成
1113共轴双检测ATP系统
1114ATP系统关键参数
112基于光电鼠标芯片的物体运动状态测量系统
1121光电鼠标工作原理及构成
1122光电鼠标主要技术参数
1123基于光电鼠标传感器的运动物体无接触检测
113用于三维复合精细成像的双CCD交会测量
1131CCD光电信号的二值化处理与数据采集
1132双CCD交会测量的系统构成
1133双CCD交会测量的基本原理
1134用于三维精细成像的双CCD交会测量系统设计
114时域分布式光纤测温系统
1141拉曼散射型分布式光纤测温系统工作原理
1142拉曼散射型分布式光纤测温系统设计
115基于红外传感器的气体浓度检测系统
1151红外吸收检测原理
1152红外吸收型CO2气体检测系统的设计
1153系统的定标
116光电火控系统
1161光电火控系统构成及工作原理
1162光电测距装置
1163光电测角装置
1164监视及捕捉装置
1165火控计算机
本章小结
思考题与习题
参考文献