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內容簡介

光電信息技術是由光學、光電子、微電子等技術結閤而成的多學科綜閤技術，涉及光信息的輻射、傳輸、探測以及光電信息的轉換、存儲、處理與顯示等眾多的內容。光電信息技術廣泛應用於國民經濟和國防建設的各行各業。近年來，隨著光電信息技術産業的迅速發展，對從業人員和人纔的需求逐年增多，因而對光電信息技術基本知識的需求量也在增加。《高等學校通用教材：光電信息技術基礎》主要介紹光輻射、光傳輸、光調製和光電探測等的基本理論和方法，還介紹光電信息轉換的物理基礎、光電成像係統基礎以及光電成像器件、光電存儲和光電顯示的基本技術和新技術。
《高等學校通用教材：光電信息技術基礎》可作為高等學校工科光電信息科學與技術類專業基礎教材，也可作為電子信息類、測控技術與儀器、自動化、通信和應用物理等專業的高年級大學生的選修教材和研究生的參考書，也可供相關研究領域的教師和科研人員參考。

目錄

緒論1
第1章 輻射度和光度學基礎14
1.1 輻射度學量與光度學量14
1.1.1 輻射度學的基本概念14
1.1.2 輻射度的基本物理量16
1.1.3 光度的基本物理量18
1.1.4 熱輻射的基本物理量20
1.2 輻射度學與光度學中的基本定律21
1.2.1 基爾霍夫（Kirchhoff）定律21
1.2.2 朗伯（J. H. Lambert）餘弦定律24
1.2.3 距離平方反比定律25
1.2.4 普朗剋（Planck）定律27
1.2.5 斯蒂芬玻耳茲曼（Stefan�睟oltzmann）定律32
1.2.6 維恩位移定律34
1.3 輻射能的傳輸基礎34
1.3.1 輻射能傳輸的幾何光學基礎35
1.3.2 輻射能傳輸的波動光學基礎38
1.3.3 輻射能在傳輸中的損失39
1.3.4 輻射在大氣中的傳輸41
1.3.5 輻射在介質中的傳輸45
1.3.6 輻射在光波導中的傳輸50
習題57
參考文獻59

第2章 光電信息轉換的物理基礎60
2.1 能帶理論60
2.1.1 能帶圖 60
2.1.2 半導體統計學63
2.1.3 本徵半導體與雜質半導體66
2.1.4 簡併與非簡併半導體69
2.1.5 外加電場中的能帶圖70
2.1.6 直接帶隙半導體與間接帶隙半導體71
2.2 非平衡態下的載流子74
2.2.1 産生與復閤74
2.2.2 非平衡載流子壽命
2.2.3 陷阱效應75
2.2.4 載流子的輸運--擴散與漂移76
2.2.5 半導體對光的吸收78
2.3 PN結80
2.3.1 PN結原理80
2.3.2 PN結能帶圖90
2.4 半導體異質結與肖特基勢壘92
2.4.1 半導體異質結92
2.4.2 肖特基勢壘95
2.5 光電效應97
2.5.1 光電導效應97
2.5.2 光生伏特效應103
2.5.3 光電發射效應105
2.5.4 溫差電效應 108
2.5.5 熱釋電效應109
2.5.6 光子牽引效應110
習題110
參考文獻111

第3章 光電成像係統基礎112
3.1 光學元器件112
3.1.1 透鏡元器件（成像）112
3.1.2 反射元器件（改變光的方嚮）120
3.1.3 其他元器件125
3.2 典型光學元件的物像關係128
3.2.1 幾何光學的基本定律128
3.2.2 球麵反射鏡和透鏡128
3.2.3 非球麵鏡136
3.3 光學係統的參數139
3.3.1 光闌和光瞳139
3.3.2 相對孔徑和f/數140
3.3.3 視場和視場角141
3.4 像差簡介141
3.5 光輻射的調製149
3.5.1 調製的基本原理149
3.5.2 調製信號的頻譜151
3.5.3 調製盤155
3.5.4 光柵莫爾條紋調製158
3.5.5 電光調製162
3.5.6 聲光調製166
習題169
參考文獻170

第4章 光源與光電探測器171
4.1 光電信息技術中常用的光源171
4.1.1 光源的基本特性參數171
4.1.2 熱輻射源 174
4.1.3 氣體放電光源177
4.1.4 發光二極管182
4.1.5 激光器191
4.2 光電探測器的性能參數與噪聲196
4.2.1 光電探測器的性能參數196
4.2.2 光電探測器的噪聲201
4.3 光子探測器203
4.3.1 光電子發射探測器204
4.3.2 光電導探測器206
4.3.3 光伏探測器211
4.3.4 其他光子探測器簡介218
4.4 熱探測器220
習題227
參考文獻230

第5章 光信息存儲技術與光盤231
5.1 光盤及存儲類型231
5.1.1 光盤存儲類型231
5.1.2 光盤存儲的特點232
5.2 隻讀存儲光盤232
5.2.1 ROM光盤存儲原理232
5.2.2 ROM光盤主盤與副盤製備233
5.2.3 ROM光盤“2P”的復製234
5.3 一次寫入光盤235
5.3.1 一次寫入方式235
5.3.2 寫/讀光盤對存儲介質的基本要求235
5.3.3 WORM光盤的存儲原理237
5.4 可擦重寫光盤238
5.4.1 可擦重寫相變光盤的原理239
5.4.2 可擦重寫磁光光盤存儲243
5.5 光盤襯盤材料245
5.5.1 光盤規格245
5.5.2 襯盤材料的選擇246
5.6 光信息存儲新技術247
5.6.1 持續光譜燒孔和三維光信息存儲249
5.6.2 電子俘獲光存儲技術250
5.6.3 全息信息存儲252
5.6.4 光緻變色存儲258
習題260
參考文獻260

第6章 光電成像器件261
6.1 光電成像器件的基本特性261
6.1.1 光電成像器件的基本特性261
6.2 光電成像原理與電視攝像製式268
6.2.1 光電成像原理268
6.2.2 電視製式269
6.3 真空攝像管271
6.3.1 氧化鉛視像管的結構271
6.3.2 其他視像管的靶結構簡介272
6.3.3 攝像管的性能參數272
6.4 電荷耦閤器件（CCD）275
6.4.1 電荷存儲275
6.4.2 電荷耦閤277
6.4.3 電荷的注入和檢測278
6.4.4 CCD的特性參數281
6.4.5 電荷耦閤攝像器件283
6.5 變像管和像增強管289
6.5.1 典型結構與工作原理289
6.5.2 性能參數290
6.5.3 像增強管的級聯291
習題295
參考文獻295

第7章 光電顯示技術296
7.1 陰極射綫管296
7.1.1 基本結構與工作原理296
7.1.2 主要單元297
7.1.3 CRT顯示器的驅動與控製299
7.1.4 彩色CRT302
7.1.5 CRT的特點及應用306
7.2 液晶顯示307
7.2.1 液晶的基本知識307
7.2.2 扭麯嚮列型液晶顯示（TNLCD）311
7.2.3 超扭麯嚮列型液晶顯示（STNLCD）315
7.2.4 有源矩陣液晶顯示器件（AMLCD）317
7.3 等離子體顯示320
7.3.1 氣體放電基本知識321
7.3.2 單色等離子體顯示322
7.3.3 彩色等離子體顯示325
7.4 場緻發光顯示327
7.4.1 LED與無機LED327
7.4.2 OLED328
7.4.3 高場電緻發光顯示330
7.5 其他顯示技術332
7.5.1 投影顯示332
7.5.2 真空熒光顯示333
7.5.3 電緻變色顯示334
7.5.4 電泳顯示334
7.6 展望335
習題336
參考文獻336

第8章 光電探測方式與探測係統337
8.1 雙元探測方式337
8.1.1 雙元探測方式337
8.2 四象限探測方式340
8.3 光機掃描探測方式345
8.4 綫陣器件的探測方式349
8.4.1 輸齣二進像信號的工作方式350
8.4.2 輸齣灰度像的工作方式353
8.5 光學視覺傳感器354
8.5.1 被動三維傳感器354
8.5.2 主動三維傳感器355
8.6 直接探測係統358
8.6.1 係統類型358
8.6.2 光電探測係統的指標360
8.6.3 直接探測係統361
8.6.4 直接探測係統的作用距離364
8.6.5 直接探測係統的視場369
8.7 相乾探測方法373
8.7.1 相乾探測原理374
8.7.2 相乾探測的特點376
8.7.3 相乾探測的空間條件和頻率條件379
習題381
參考文獻382

前言/序言

　　光電信息技術以其極快的響應速度、極寬的頻寬、極大的信息容量以及極高的信息效率和分辨率推動著現代信息技術的發展，從而使光電信息産業在市場的份額逐年增加。在技術發達國傢，與光電信息技術相關産業的産值已占國民經濟總産值的一半以上，從業人員逐年增多，競爭力也越來越強。為適應形勢的發展需求，不少高等學校相繼增設瞭光電信息類專業或院係，以改變光電信息類人纔短缺的現實。基於這樣的形勢，作者為滿足所在學校新增光電信息類專業的教學需求，在藉鑒以前所編教材《光電技術與實驗》（北京理工大學齣版社，2000）經驗的基礎上編寫瞭本教材。
　　本教材自成體係，比較全麵係統地反映瞭光電信息技術所需的基本理論、基本係統和技術基礎。全書分為3大部分：第1部分為第1章至第3章，可看作是光電信息技術的理論基礎和工程基礎內容。第1章和第2章介紹光信息輻射、傳輸和光電信息轉換的物理理論基礎，也可作為全書的理論基礎；第3章介紹組成光電成像係統的工程基礎。第2部分為第4章至第7章，可看作是光電信息技術中的單元技術介紹。第4章介紹光電信息技術中常用的光源和探測器；第5章至第7章分彆介紹光電信息技術中的光電存儲、光電成像器件和光電顯示幾個關鍵技術。第3部分為第8章，可看作是光電信息探測係統的介紹。該章作為前麵單元技術的應用內容，介紹光電探測方式方法。各部分內容既相互聯係又相互獨立，教師可根據具體情況選用。
　　光電信息技術的繁榮帶來瞭教學科研及教材建設的繁榮，近年來齣現瞭許多這方麵的優秀教材，使得作者在編寫過程中有幸加以參考，並根據本教材體係的需要選編瞭一些優秀的內容，對所引用內容的齣處，在每一章後均以參考文獻形式給齣。作者在此錶示深深的謝意！
　　感謝北京航空航天大學電子信息學院領導和李錚教授的鼓勵和支持，以及校教務處和電子信息學院老師的許多幫助。
　　因時間倉促，書中會有不當之處，殷切希望廣大讀者給予批評指正！
　　作者
　　於北京航空航天大學

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