光电子技术基础/全国高等院校仪器仪表及自动化类“十二五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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谭保华 编

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121217821

版次：1

商品编码：11389391

包装：平装

丛书名： 全国高等院校仪器仪表及自动化类“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2014-01-01

用纸：胶版纸

页数：312

正文语种：中文

编辑推荐

每章提供“学习目标”“学习要求”、“引例”和“阅读材料”，方便教与学。

内容简介

　　《光电子技术基础/全国高等院校仪器仪表及自动化类“十二五”规划教材》从光电子技术的概念与特点出发，系统全面地介绍了光电子系统信息传递与处理各个环节的基本概念、基本原理与应用基础。一方面注重光电子技术的基础内容，体现光电子技术的全貌；另一方面适当加入了一些相关领域近年的研究、应用成果，使其更符合光电子技术迅速发展的要求。
　　第1章介绍光辐射的基本定律和光电子技术中常用的光源。第2章、第3章介绍激光的产生原理，以及光束的调制方法、扫描原理和几种典型的光调制器。第4章讨论光辐射探测原理及典型光辐射探测器的性能。第5章介绍光纤通信技术。第6章介绍光电成像原理与器件、显示技术及相关器件。第7章介绍电光转换现象与发光及图像显示器件。第8章介绍光电子技术在国民经济、国防等方面的应用。

作者简介

谭保华，湖北工业大学青年骨干教师，2005年4月起任湖北工业大学理学院电子信息科学与技术教研室副主任，2005年12月入选“湖北省跨世纪高层次人才工程”第3层次，2007年12月获得“教育部访问学者计划——青年学者赴日本访问进修计划”（12个月）资格，2008年4月起任湖北工业大学理学院光电子信息科学与技术系书记，2010年12月起聘任副教授职称。

目录

第1章　光学基础知识与光辐射
1．1　光的波粒二象性
1．1．1　光子的波动性
1．1．2　光子的粒子性
1．2　光的电磁理论
1．2．1　电磁波的性质
1．2．2　电磁波谱
1．2．3　麦克斯韦方程组
1．3　光的传播规律
1．3．1　光的反射和折射
1．3．2　光的干涉
1．3．3　光的衍射
1．3．4　光的偏振
1．4　辐射度学和光度学基础
1．4．1　辐射量
1．4．2　光度量
1．5　黑体热辐射的基本定律
1．5．1　平衡热辐射
1．5．2　基尔霍夫定律
1．5．3　绝对黑体（黑体）
1．5．4　斯忒潘玻尔兹曼定律
1．5．5　维恩位移定律
1．5．6　瑞利金斯公式
1．5．7　普朗克定律
习题
第2章　激光基本原理
2．1　相干性的光子描述
2．1．1　光子的基本性质
2．1．2　光子的相干性和光子简并度
2．1．3　光子的相干性和光子简
光度
2．2　激光的形成和基本特征
2．2．1　光的受激辐射基本概念
2．2．2　光的受激辐射放大
2．3　光的自激振荡
2．3．1　自激振荡概念
2．3．2　激光振荡条件
2．4　光学谐振腔和高斯光束
2．4．1　光学谐振腔及其分类
2．4．2　光学谐振腔稳定条件
2．4．3　高斯光束的基本性质
2．4．4　基模高斯光束的特征参数
2．4．5　高斯光束的变换规律
2．5　不同工作物质的激光器
2．5．1　固体激光器
2．5．2　气体和液体激光器
2．5．3　半导体激光器
2．5．4　自由电子激光器
习题
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　晶体光学基础
3．2．2　光在电光晶体中的传播
3．2．3　电光调制
3．2．4　电光波导调制
3．2．5　设计电光调制器应该考虑的问题
3．3　声光调制
3．3．1　光波在声光晶体中的传播
3．3．2　声光调制的工作原理
3．3．3　声光波导调制器
3．3．4　设计声光调制器应考虑的问题
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
习题
第4章　光辐射探测原理和器件
4．1　光电探测的基本物理效应
4．1．1　外光电效应
4．1．2　内光电效应
4．1．3　光热效应的一般规律
4．1．4　光电转换定律
4．2　光电探测器的性能参数
4．2．1　光电探测器的响应特性
4．2．2　光电探测器的噪声特性
4．2．3　光电探测器的量子效率
4．2．4　光电探测器的其他参数
4．3　光敏电阻
4．3．1　光敏电阻的结构与原理
4．3．2　光敏电阻的应用
4．4　光　电　池
4．4．1　光电池的结构与特性
4．4．2　光电池的应用
4．5　光电二极管
4．5．1　光电二极管的结构和特性
4．5．2　光电二极管的应用
4．6　其他光电管
4．6．1　光电管
4．6．2　光电倍增管
4．6．3　PIN管
4．6．4　雪崩光电二极管
4．6．5　光电三极管
4．6．6　常见半导体光电器件的应用选择
4．7　热释电探测器
4．7．1　热释电探测器的工作原理和结构
4．7．2　热释电探测器的特性
4．7．3　热释电器件的类型
4．7．4　热释电探测器的应用
4．8　直接探测系统的性能分析
4．8．1　光电探测器的平方律特性
4．8．2　信噪比性能分析
4．8．3　直接探测系统的探测极限
4．8．4　其他参数
4．9　光频外差探测的基本原理
4．9．1　光外差原理
4．9．2　基本特性
4．9．3　光频外差探测的相位条件
习题
第5章　光纤通信技术
5．1　光纤基本知识
5．1．1　光纤的发明和发展
5．1．2　光纤的基本工作原理和结构
5．1．3　光纤的分类
5．1．4　光纤的制造
5．1．5　光纤通信系统
5．2　光在光纤波导中的传播
5．2．1　光纤原理的几何光学描述
5．2．2　光纤中的电磁波
5．2．3　阶跃折射率光纤中的传导模式
5．2．4　渐变折射率光纤中的传导模式
5．3　光纤的损耗与色散
5．3．1　光纤中的损耗
5．3．2　吸收损耗
5．3．3　散射损耗
5．3．4　外部损耗
5．3．5　光纤通信波段
5．3．6　光纤中损耗的测量
5．3．7　光纤中的色散
5．3．8　常用单模光纤
5．4　光通信器件
5．4．1　光源
5．4．2　光探测器
5．4．3　光放大器
5．4．4　光纤连接器和光纤耦合器
5．4．5　其他光通信器件
习题
第6章　光电成像系统
6．1　光电成像系统概述
6．2　固体摄像器件的分类及性能
6．2．1　电荷耦合摄像器件
6．2．2　电荷耦合摄像器件的特性参数
6．2．3　互补金属氧化物半导体
图像传感器CMOS
6．2．4　红外焦平面器件
6．3　红外成像技术
6．3．1　红外成像的基本原理
6．3．2　红外成像器件的参数
6．3．3　典型的红外光学系统
6．4　光学成像系统和光学传递函数
6．4．1　光学传递函数（OTF）
6．4．2　调制传递函数（MTF）
6．4．3　光学成像系统总体性能评价和分析
习题
第7章　电光转换现象与发光及图像显示器件
7．1　发光二极管
7．1．1　发光二极管的工作原理及结构
7．1．2　发光二极管的特性及技术
7．1．3　LED的应用领域
7．2　液晶显示器（LCD）
7．2．1　液晶显示器的分类和特性
7．2．2　TFT液晶显示器的物理结构和工作原理
7．2．3　TFT液晶显示器的制造工艺
7．2．4　液晶显示器的性能及光学特性
7．3　等离子体显示器（PDP）
7．3．1　等离子体的产生及等离子体显示器的发展历史
7．3．2　等离子体显示器的分类及AC－PDP的工作原理
7．3．3　等离子体显示器的特性和应用
7．4　有机电致发光显示器
7．4．1　有机电致发光显示器的发展历史
7．4．2　有机电致发光显示器的发光原理
7．4．3　有机电致发光显示器的材料
7．4．4　有机电致发光显示器的性能参数
7．4．5　有机电致发光显示器的制备过程
7．5　其他显示技术
7．5．1　场致发射平板显示器
7．5．2　立体显示技术
习题
第8章　光电子技术应用举例
8．1　光电成像系统的应用
8．1．1　线阵CCD的应用
8．1．2　面阵CCD和CMOS的应用
8．1．3　红外成像系统的应用
8．2　CCD摄像机和数码相机
8．2．1　CCD摄像机
8．2．2　数码相机
8．3　光盘存储
8．3．1　分类与信息存储
8．3．2　DVD与CD的区别
8．4　全息技术应用
8．4．1　全息干涉测量
8．4．2　全息存储
8．4．3　全息三维显示
8．4．4　全息光学元件
8．5　光纤通信
8．5．1　光纤通信系统结构
8．5．2　光纤到户
8．6　激光印刷
8．6．1　激光照排系统
8．6．2　激光打印机和复印机
8．7　激光加工
8．7．1　激光切割
8．7．2　激光打孔
8．7．3　激光焊接
8．7．4　激光热处理
8．8　激光雷达
8．8．1　激光大气遥感
8．8．2　激光测距
8．9　激光武器
8．9．1　激光武器的关键技术
8．9．2　机载和星载激光武器
8．10　激光医学应用
8．10．1　激光美容
8．10．2　激光近视治疗
8．10．3　激光碎石
习题
参考文献

深入探索光与电交织的奇妙世界：理解现代科技的基石 我们生活在一个由光与电驱动的时代。从智能手机的屏幕显示，到高速通信网络的传输，再到精准医疗的诊断成像，光电子技术无处不在，悄然改变着我们的生活方式和工作模式。要深刻理解这些前沿科技的运作原理，掌握其核心技术，就必须深入探究光与电相互作用的奥秘，以及由此衍生的各类精密器件和系统。 本书旨在为读者提供一个全面而扎实的“光电子技术”知识体系。我们不只是罗列概念和公式，而是致力于引导您一步步理解光的基本性质，探索电与光之间的转换机制，并最终领略如何利用这些原理构建出改变世界的创新应用。本书内容涵盖了光电子学的核心理论、关键技术以及重要的器件模型，力求使读者在理论上有所建树，在实践中有所启发。 第一部分：光的本质与传播——揭开神秘面纱 要理解光电子技术，首先需要理解“光”是什么。本书的第一部分将从最基础的光学概念入手，为您构建对光的直观认识。 波动光学与几何光学：双重视角看光。 我们将从经典的几何光学出发，介绍光的直线传播、反射和折射等基本现象。这部分内容将帮助您理解透镜、反射镜等光学元件的工作原理，为后续的光学系统设计打下基础。例如，您将学习如何计算透镜的焦距，理解像差产生的原因，以及如何利用反射镜构建望远镜等。 接着，我们将深入到波动光学领域，探讨光的干涉、衍射和偏振等现象。这些现象是几何光学无法解释的，它们充分展现了光的波动本质。您将了解到，正是这些精妙的光学效应，使得全息技术、光纤通信中的多模传输等得以实现。我们会详细解析这些现象背后的物理原理，并通过清晰的图示和实例，帮助您理解其应用。 光的产生与作用：从原子到宏观世界。 光并非凭空产生，而是与物质相互作用的产物。本部分将追溯光的起源，介绍不同发光机制，例如热辐射、荧光、磷光以及电致发光等。我们将探讨黑体辐射的普朗克定律，理解不同温度下物质发光的频谱特性。 更重要的是，我们将重点介绍电与光相互作用的关键过程。这包括了光子与电子在材料中的相互作用，如光电效应、光导效应以及半导体中的跃迁过程。这些是理解光电器件工作原理的基石。例如，您将了解到光伏效应如何将光能转化为电能，为太阳能电池提供理论依据；理解光电导效应如何使材料的电导率随光照强度变化，为光敏器件奠定基础。 第二部分：光电器件——实现光电转换的魔法师 掌握了光的基本性质和与电的相互作用原理后，我们便可以进入到光电子技术的核心——光电器件。这部分内容将详细介绍各种将光信号转化为电信号，或将电信号转化为光信号的关键器件。 光电探测器：捕捉光信号的“眼睛”。 光电探测器是光电子系统中的“眼睛”，它们能够将接收到的光信号转换成可测量的电信号。我们将深入剖析各种主流光电探测器的结构、工作原理、性能参数以及应用领域。 光电二极管（PD）： 作为最基本的光电转换器件，我们将详细介绍PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的工作原理。理解其PN结的特性，光生载流子的产生与收集过程，以及暗电流、响应时间、量子效率等关键参数的意义。您将了解到它们如何在光通信、光传感和测量等领域发挥关键作用。 光电晶体管（PET）： 介绍其结构和工作方式，与光电二极管相比，光电晶体管通常具有更高的灵敏度，适用于低光照条件下的检测。 CCD和CMOS图像传感器： 这两种器件是现代数字成像技术的基石，我们将详细解析它们的光电转换原理，像素结构的差异，以及各自的优缺点，从而理解数码相机、摄像头等设备如何捕捉和处理图像信息。 发光器件：点亮世界的“光源”。 与探测器相反，发光器件负责将电信号转化为光信号。 LED（发光二极管）： 作为高效、长寿命的固体光源，我们将深入研究LED的PN结结构，电注入发光机制（重组发光），不同材料体系（如GaAs, GaN等）与发光颜色之间的关系，以及驱动电路的设计。您将理解LED在照明、显示、指示等领域的广泛应用。 激光器（Laser）： 激光作为一种高度相干、单色、方向性强的光源，在通信、医疗、工业、科研等领域有着不可替代的作用。我们将详细讲解激光产生的四大要素：受激辐射、粒子数反转、谐振腔和增益介质。深入介绍不同类型激光器的原理，如半导体激光器、气体激光器、固体激光器等，并分析其关键参数，如阈值电流、输出功率、光谱宽度等。 其他重要光电器件： 除了上述核心器件，我们还将介绍其他在特定领域发挥重要作用的光电器件。 光电耦合器（Optocoupler）： 揭示其如何利用光信号实现电隔离，在安全防护和信号传输中扮演重要角色。 调制器和开关： 介绍如何利用光电效应来调制光信号的强度、相位或频率，以及实现高速光开关的功能，这是光通信系统的核心组成部分。 第三部分：光电子系统——构建精密而强大的应用 光电器件并非孤立存在，它们被巧妙地集成到各种系统中，以实现更复杂的功能。本书的第三部分将带领您了解这些系统的构成、工作原理以及它们如何解决现实世界中的问题。 光通信系统：信息高速公路的构建者。 光通信是现代信息传输的主流技术，我们将详细介绍光通信系统的组成部分，包括光源（激光器、LED）、调制器、光纤（作为传输介质）、光放大器和光探测器。深入解析光信号的产生、传输、接收和处理过程，理解光纤的传输损耗、色散等限制因素，以及如何通过先进技术克服这些挑战，实现超高速、大容量的信息传输。您将了解光信号是如何承载着我们日常沟通和互联网信息的。 光传感与测量：感知世界的“利器”。 光传感器利用光与物质的相互作用来测量各种物理量，如温度、压力、位移、浓度等。我们将介绍基于不同光电器件的光传感原理，例如利用光电二极管测量光强，利用光纤传感器测量应变，以及利用CCD/CMOS传感器进行图像识别和分析。您将了解光传感技术在工业自动化、环境监测、医疗诊断、科学研究等领域的广泛应用。 显示技术：点亮视觉的窗口。 从电视机到智能手机屏幕，显示技术的发展离不开光电子学的进步。我们将探讨不同类型的显示技术，如LED显示、OLED显示、LCD（液晶显示）等，解析它们的光电转换原理和成像机制。您将理解屏幕是如何将电信号转化为色彩斑斓的图像的。 成像技术：洞察细节的眼睛。 从显微镜到医疗成像设备，成像技术是认识微观世界和观察内部结构的重要手段。我们将介绍基于光电器件的成像系统，如数码相机、医学影像设备（X射线探测器、CT扫描仪）等，理解它们如何利用光电转换原理来获取和处理图像信息，从而实现对细节的精准捕捉和分析。 学习目标与展望 通过对本书内容的系统学习，您将能够： 深刻理解光的基本性质和与电相互作用的原理。 熟练掌握各种主流光电器件的结构、工作机制和性能特点。 理解光电子系统（如光通信、光传感、显示等）的设计思路和工作流程。 初步具备分析和解决光电子技术领域相关问题的能力。 为进一步深入研究光电子学的前沿领域，如光子集成、量子光学、生物光子学等打下坚实基础。 光电子技术正以前所未有的速度发展，不断涌现出新的理论和技术。本书旨在为您提供一个坚实的起点，让您能够自信地踏入这个充满活力和创新机遇的领域，并为未来的学习和研究做好充分准备。愿本书成为您探索光电世界、点亮科技未来的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的最大感受是，它不仅是一本教材，更像是一本“工具书”。我是一名热爱钻研的学生，对于知识的渴望不仅仅停留在书本上，更希望能够应用于实践。这本《光电子技术基础》恰恰满足了我的这一需求。它在理论深度和广度上都做得非常到位，涵盖了光电子技术的核心概念、基本原理以及各种关键器件的特性。但更让我惊喜的是，书中还包含了大量的实际应用案例和工程实践指导。例如，在讲解激光器的原理时，书中不仅仅停留在理论公式的推导，还会分析不同类型激光器的特点和适用范围，并给出实际工程中选择激光器的注意事项。在讲解光电耦合器时，书中详细列举了其在电源隔离、信号传输等方面的多种应用，并且附带了几个非常具有参考价值的电路设计实例。这种将理论知识与实际工程应用紧密结合的编排方式，让我能够清晰地看到书本知识是如何在现实世界中发挥作用的，也激发了我动手实践的兴趣。我感觉通过学习这本书，我不仅仅是在掌握知识，更是在学习如何成为一名合格的光电子技术工程师。

评分☆☆☆☆☆

老实说，拿到这本书之前，我并没有抱太大的期望，毕竟“十二五”规划教材，总感觉会偏重理论，甚至有些陈旧。然而，当我真正翻阅起来，才发现自己的顾虑完全是多余的。这本书的内容组织非常合理，既涵盖了光电子技术的核心基础，又紧跟时代发展的步伐。书中关于现代光电子器件的介绍，如LED、激光器、光电二极管、光电晶体管等，都给出了非常深入浅出的讲解，特别是对这些器件内部的物理机制的阐述，严谨且透彻。我惊喜地发现，书中对一些新兴的光电器件，例如量子点LED、有机光电器件等，也进行了介绍，虽然篇幅可能不如传统器件多，但足以让我对这些前沿技术有一个初步的了解。更重要的是，书中不仅仅停留在原理的讲解，还引入了大量的实际应用实例，让我能够清晰地看到这些理论是如何转化为现实世界中的高科技产品的。例如，在讲解光学成像和图像传感器时，书中就详细介绍了CCD和CMOS传感器的基本结构和工作原理，并将其与数码相机、手机摄像头等日常设备联系起来。这种将复杂理论与生活实际相结合的讲解方式，极大地提升了我的学习兴趣和理解深度。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，首先映入眼帘的是那朴实无华的封面，没有花哨的插图，也没有醒目的宣传语，仿佛一位老者，静静地等待着有缘人的翻阅。我是一名大三学生，在学习了基础的物理和电路知识后，对光电子技术这个领域充满了好奇。市面上的相关书籍琳琅满目，但总觉得要么过于理论化，要么过于应用化，很难找到一本能够兼顾基础理论与实际应用的教材。抱着试一试的心态，我选择了这本《光电子技术基础》。翻开第一页，我被书中严谨的逻辑和清晰的脉络所吸引。作者并没有一开始就深入到复杂的公式推导，而是从光的本质——波动性和粒子性——讲起，循序渐进地构建起对光的基本认知。这种从宏观到微观、从概念到原理的讲解方式，让我这个初学者能够迅速抓住核心要点，而不是被一堆术语和公式淹没。特别是在介绍半导体材料的光电特性时，作者用大量的类比和图示，将抽象的能带理论形象化，大大降低了理解难度。我尤其欣赏书中对激光器、光电探测器等基本器件的工作原理和结构特点的详细阐述，不仅有理论上的深度，还穿插了实际应用中的一些案例，这让我对这些“高大上”的技术有了更直观的认识，仿佛看到了它们在通信、医疗、测量等各个领域的应用前景。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的印象，莫过于它那极其详尽的案例分析和应用拓展。作为一名即将步入科研领域的研究生，我深知理论知识的掌握固然重要，但将其转化为解决实际问题的能力更是关键。这本《光电子技术基础》在这方面做得尤为出色。在讲解完每一种光电器件的基本原理后，作者并没有止步于此，而是会紧接着列举出该器件在不同行业中的典型应用场景。例如，在介绍光纤通信时，书中不仅详细讲解了光纤的传输原理、损耗机制，还深入分析了光通信系统的组成和工作流程，甚至还涉及到光信号的编码和解码技术。更让我惊喜的是，书中还提供了一些基于这些基本原理的工程设计思路和常见问题的分析方法。我记得在学习光电耦合器时，书中就详细对比了不同类型光耦合器的性能特点，并给出了在实际电路设计中如何根据具体需求选择合适的光耦合器的指导建议，还附带了几个非常有参考价值的电路实例。这种“理论+实践”的结合，让我感觉自己不再是孤立地学习书本知识，而是真正地在学习如何运用光电子技术去解决实际工程问题。这种前瞻性和实用性，对于我这样的学习者来说，无疑是巨大的福音，也让我对未来的学习和工作充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是一位经验丰富的老工程师，用最朴实无华的语言，将最精深的知识娓娓道来。我是一名在职工程师，虽然之前有过一些光电子方面的基础，但随着技术的不断更新换代，总感觉需要系统地梳理和补充。这本《光电子技术基础》恰好满足了我的需求。书中对光电子器件的分类、特性分析、应用场景的介绍，都非常有条理。我特别喜欢其中关于光电检测技术的部分，对不同类型的光电探测器（如光电二极管、光电倍增管、光电晶体管等）的工作原理、响应速度、灵敏度等参数的对比分析，非常详细，这对于我们在实际项目中选择合适的传感器至关重要。书中还涉及到了光电信号的处理和放大，以及一些基本的测量方法，这些内容对于我们解决实际工程中的具体问题非常有帮助。我记得在书中关于光电调制的部分，作者不仅讲解了不同调制方式的原理，还给出了如何根据具体应用（例如光通信、光存储）来选择合适的调制方法的指导，并且附带了一些实际案例的分析，让我能够更清晰地理解理论与实际之间的联系。