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本書介紹了光電檢測系統的構成和應用基礎知識。重點敘述了光電檢測過程中常用的光源、各種性能的光電轉換器、光纖與光纖傳感技術和光外差檢查技術。 本書內容全面，敘述簡明扼要，既重視理論性，也講究實用性�？晒╇娮有畔㈩惣捌渌嚓P專業的理工科本科生、研究生作教材選用，也可作為相關科技工作者的參考用書。

本書理論系統，實踐實用，每次再版都根據*科研成果更新內容，是一本學習光電檢測技術的好教材。

《光電檢測技術》（第3版）自2014年出版以來，收到一些好的修改建議。同時，我們開展了光電檢測技術課程內容及教學方法的優化與實踐以及光電檢測技術精品資源共享課程建設工作。為使其在高等教育的相關專業教學中發揮更好的作用，再次進行了修訂。
本書和第3版相比,除了修改了某些錯誤之外,主要做了如下工作：
1.修訂原書中的其他基本概念為光度學的基本定律，保留了點源和擴展源的基本概，明晰了照度與距離平方反比定律、朗伯余弦定律和亮度守恒定律，增加了噪聲的等效處理等內容；
2.豐富了光電器件與集成運算放大器的連接的內容，增加了電流放大型、電壓放大型和阻抗變換型變換電路的工作原理及優缺點等內容；
3.豐富了光敏電阻應用電路的內容，增加了對恒流偏置、恒壓偏置和恒功率偏置工作原理等內容；
4. 微通道板在提升光電倍增管和像增強器性能方面具有重要的作用，本次修訂增加了使用MCP時應注意的事項，如輸出電流密度的飽和效應和離子反饋等內容；
5.豐富了自掃描光電二極管陣列的內容，增加了CMOS圖像傳感器的內容，如CMOS圖像傳感器的結構與工作原理、CMOS圖像傳感器陣列、CMOS光敏元的單元電路、固定圖像噪聲(FPN)消除電路以及CMOS與CCD圖像傳感器比較和CMOS攝像器件的發展現狀和應用；
6.光纖面板在提升像增強器性能和改善像質等方面具有重要的作用，本次修訂豐富了光纖面板的內容，如錐形光纖的工作原理和光纖面板的三環效應等內容；
7.鑒于共線光外差干涉系統在納米光學測量中的重要性，根據自己的科研成果增加了共線光外差干涉系統相位調制的內容。
8.刪除了第10章太赫茲波的產生與檢測一章，同時對第1、4、5和7章的作業也進行了補充。
本版修訂中第1和4章由張志偉完成，第2章由曾光宇完成，第3和7章由山西大學許富景完成，第5章由李仰軍完成，第6章由趙冬娥完成，第8章由王高完成，第9和10章由太原理工大學張文靜完成，第11章由趙輝完成。
本版修訂參閱了大量的參考資料,編者再次向相關作者表示衷心感謝。由于我們的學識有限，書中難免存在錯誤和不當之處，懇請廣大讀者指正，以便進一步修訂和完善。
編者
2018年7月

張志偉，男，1964年5月生，博士，教授，碩士生導師。主要從事光學工程、電子與通信工程和光電自動化儀器與儀表的教學和科研工作；主要研究方向為光電檢測理論與技術和信號與圖像處理技術。參加2項國家自然科學基金項目（排名第2），主持和參與6項省部級科研項目，主持1項山西省高�？萍奸_發項目；授權光電測量類國家發明專利6項（5項第1發明人，1項第2發明人）；出版專著2部（其中1部受國家科學技術學術著作出版基金資助），主編光電檢測技術1部；發表學術論文20余篇，被SCI收錄4篇、EI收錄7篇；負責研發全自動牛奶檢測與收購儀、血壓心率自動監測儀、配電變壓器運行參數監測儀、蜜蜂出勤監測儀及光外差相位和微振動測量系統等；獲得山西省優秀學術論文一等獎1項，獲得兵工高校優秀教材二等獎2項，獲得山西省教學成果三等獎1項（排名第1）。

第1章光電檢測應用中的基礎知識（1）
11輻射度學和光度學基本概念（1）
111輻射度學基本物理量（1）
112光度學基本物理量（3）
113光度學基本定律（5）
12半導體基礎知識（8）
121固體的能帶結構（8）
122熱平衡下的載流子濃度（11）
123半導體中的非平衡載流子（13）
124載流子的擴散與漂移（15）
13基本定律（16）
131黑體輻射定律（16）
132光電效應（18）
14光電探測器的噪聲和特性參數（23）
141光電探測器中的噪聲（23）
142噪聲的等效處理（27）
143光電探測器的特性參數（28）
144光電探測器的合理選擇（31）
練習題（31）

第2章光電檢測中的常用光源（33）
21光源的特性參數（33）
211輻射效率和發光效率（33）
212光譜功率分布（34）
213空間光強分布（35）
214光源的顏色（35）
215光源的色溫（36）
22熱輻射源（36）
221太陽（36）
222黑體模擬器（37）
223白熾燈（38）
23氣體放電光源（39）
231脈沖燈（39）
232原子光譜燈（41）
233汞燈（41）
24固體發光光源（42）
241場致發光光源（42）
242其他平板顯示器件（44）
243結型發光光源發光二極管和激光二極管（47）
25激光器（51）
251激光原理（51）
252激光器的結構和工作過程（54）
253激光器的類型（55）
254激光的特性（58）
練習題（59）

第3章結型光電器件（60）
31結型光電器件工作原理（60）
311熱平衡狀態下的PN結（60）
312光照下的PN結（61）
32硅光電池（63）
321硅光電池的基本結構和工作原理（63）
322硅光電池的特性參數（64）
33硅光電二極管和硅光電三極管（67）
331硅光電二極管（67）
332硅光電三極管（68）
333硅光電三極管與硅光電二極管特性比較（69）
34結型光電器件的放大電路（72）
341結型光電器件與放大三極管的連接（72）
342光電二極管與集成運算放大器的連接（72）
35特殊結型光電二極管（74）
351象限探測器（74）
352PIN型光電二極管（74）
353雪崩光電二極管（80）
354紫外光電二極管（81）
355半導體色敏器件（82）
36結型光電器件的應用實例光電耦合器件（84）
361光電耦合器件的分類、結構和用途（84）
362光電耦合器件的基本電路（86）
練習題（87）

第4章光電導器件（89）
41光敏電阻的工作原理（89）
411光敏電阻的結構和分類（89）
412光敏電阻的工作原理（90）
42光敏電阻的主要特性參數（91）
421光電導靈敏度（92）
422光電導增益（92）
423量子效率（93）
424光譜響應率與光譜響應曲線（93）
425響應時間和頻率特性（95）
426光電特性和值（97）
427前歷效應（97）
428溫度特性（98）
43光敏電阻的偏置電路和噪聲（99）
431偏置電路（99）
432噪聲等效電路（102）
44光敏電阻的特點和應用（103）
441光敏電阻的特點（103）
442光敏電阻使用時的注意事項（103）
443常見光敏電阻（104）
444光敏電阻的應用（105）
練習題（105）

第5章真空光電器件（107）
51光電陰極（107）
511光電陰極的主要參數（107）
512光電陰極的分類（108）
513常用光電陰極材料（109）
52光電管與光電倍增管（111）
521光電管（111）
522光電倍增管（112）
53光電倍增管的主要特性參數（116）
54光電倍增管的供電和信號輸出電
路（121）
541高壓電源（121）
542高壓分壓電路（122）
543分壓電流與輸出線性的關系（123）
544信號輸出方式（125）
55微通道板光電倍增管（126）
56光電倍增管的應用（129）
561光譜測量（130）
562極微弱光信號的探測光子計數（130）
563射線的探測（131）
練習題（132）

第6章真空成像器件（133）
61像管（133）
611像管結構和工作原理（134）
612像管的特性參量（136）
62常見像管（137）
621常見變像管（137）
622常見像增強器（138）
623特殊變像管（141）
63攝像管（143）
631攝像管的作用及分類（143）
632攝像管的結構和工作原理（144）
64光導靶和存儲靶（145）
641視像管靶（145）
642光電發射型攝像管靶存儲靶（148）
65攝像管的特性參數（149）
651攝像管的特性參數（149）
652不同視像管的特性參數比較（152）
66攝像管的發展方向（153）
練習題（153）

第7章固體成像器件（154）
71電荷耦合器件（154）
711電荷耦合器件的結構（154）
712電荷耦合原理與電極結構（155）
713電荷耦合器件的組成及其工作原理（156）
714電荷轉移溝道類型（159）
72電荷耦合器件的分類（160）
721線陣CCD（160）
722面陣CCD（161）
73CCD攝像機分類（163）
731可見光CCD（163）
732IRCCD（165）
733X射線CCD（165）
734紫外光CCD（166）
74CCD的性能參數（166）
741電荷轉移效率和轉移損失率（166）
742光譜響應率和干涉效應（167）
743分辨率和調制傳遞函數（167）
744動態范圍（168）
745暗電流和噪聲（168）
75自掃描光電二極管陣列（169）
751光電二極管陣列的結構形式和工作原理（169）
752SSPD線陣（171）
753SSPD面陣（172）
754SSPD的主要特性參數（173）
755SSPD器件的信號讀出及放大電路（175）
76CMOS圖像傳感器（176）
77CMOS與CCD圖像傳感器比較（180）
78固體攝像器件的發展現狀和應用（181）
781CCD攝像器件的發展現狀和應用（181）
782CMOS攝像器件的發展現狀和應用（184）
練習題（184）

第8章紅外輻射與紅外探測器（185）
81紅外輻射的基本知識（185）
811紅外輻射（185）
812紅外輻射源（186）
82紅外探測器（187）
821熱探測器（187）
822光子探測器（190）
83紅外探測器的性能參數及使用中應注意的事項（191）
831紅外探測器的性能參數（191）
832紅外探測器使用中應注意的問題（192）
84紅外測溫（193）
841紅外測溫原理（193）
842紅外測溫的特點（193）
843熱輻射傳感器（193）
85紅外成像（196）
851紅外成像器件（196）
852紅外熱像儀（197）
853紅外分析儀（199）
86紅外無損檢測（200）
861焊接缺陷的無損檢測（200）
862鑄件內部缺陷探測（201）
863疲勞裂紋探測（201）
87紅外探測技術在軍事上的應用（202）
871紅外偵察（202）
872紅外雷達（202）
練習題（203）

第9章光導纖維與光纖傳感器（204）
91光導纖維基礎知識（204）
911光纖的結構（204）
912光纖的種類（204）
913光纖的傳輸模式（205）
914光纖的傳光原理（205）
915光纖的傳輸特性（207）
916光纖的耦合（209）
92光導纖維的應用（210）
921光纖在直接導光方面的應用（210）
922光纖面板（212）
93光纖傳感器的分類及構成（215）
931光纖傳感器的分類（215）
932光纖傳感器的基本構成（216）
933光纖傳感器的優點（217）
94功能型光纖傳感器（217）
941相位調制型光纖傳感器（217）
942光強調制型光纖傳感器（219）
943偏振態調制型光纖電流傳感器（220）
95非功能型光纖傳感器（221）
951傳輸光強調制型光纖傳感器（221）
952反射光強調制型光纖傳感器（223）
953頻率調制型光纖傳感器（223）
954光纖液體折射率傳感器（225）
練習題（227）

第10章光外差檢測技術（229）
101光外差檢測原理（229）
102光外差檢測調相信號的解調方法（232）
1021用頻譜分析儀測量微振動位移的幅值（232）
1022鎖相環解調方法（233）
103光外差檢測特性（237）
1031光外差檢測可獲得全部信息（237）
1032光外差檢測具有高的轉換增益（238）
1033良好的濾波性能（238）
1034信噪比的損失較小（239）
1035最小可檢測功率（240）
104光外差檢測系統對光電轉換器性能的要求（241）
105光外差檢測的空間匹配條件及頻率條件（241）
1051光外差檢測的空間匹配條件（242）
1052光外差檢測的頻率條件（245）
106共線光外差干涉系統的相位調制（245）
1061索列爾巴比涅相位補償器（246）
1062共線光外差干涉系統（246）
1063相位調制原理（247）
1064實驗過程與結果（248）
練習題（249）

第11章光電探測器實驗（251）
實驗1光電探測器光譜響應度的測量（251）
實驗2光電探測器響應時間的測試（254）
實驗3光電探測器探測度的測量（257）
實驗4光敏電阻特性測量實驗（260）
實驗5光敏二極管特性測試（263）
實驗6光敏三極管特性測試（265）
實驗7光電位置傳感器（PSD）實驗（267）
實驗8光電位置傳感器（PSD）光電特性實驗（270）
實驗9線陣CCD原理及驅動實驗（271）
實驗10線陣CCD基本特性的測量實驗（274）
實驗11利用線陣CCD進行物體角度的測量（276）
實驗12光纖位移測試傳感器實驗（279）
附錄A實驗1裝置中器件說明（281）
附錄BCS1022型示波器測量上升響應時間的方法介紹（283）
附錄C彩色線陣CCD圖像傳感器TCD 2252D簡介（284）
部分習題參考答案（287）

參考文獻（288）