1、书 书 书普通高等教育“十一五”国家级规划教材光电信息科学与工程类专业规划教材光 电 技 术（第3版）王庆有 主编黄战华 张存林 马宏尚可可 宋振明 顾宏 等编内容简介本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书系统地介绍了光电技术的基本概念、各种光电器件的工作原理与特性、发展趋势和典型应用等。主要内容包括：光电技术基础，光电导器件，光生伏特器件，光电发射器件，热辐射探测器件，发光器件与光电耦合器件，光电信息变换，图像信息的光电变换，光电信号的数据采集与计算机接口技术，光电信息变换技术的典型应用，光电技术的新发展，以及课程设计与毕业设计的内容。本书可作为高等学校光电信息科学与工程、测控技术
2、与仪器、空间科学与技术、海洋技术、测绘工程、机械电子工程、公安图像技术、生物医学工程等专业本科生及研究生教材，也可作为光电技术领域科技人员的参考书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（C I P）数据光电技术/王庆有主编.3版.北京：电子工业出版社，2013.9光电信息科学与工程类专业规划教材I SB N978-7-121-21015-0.光.王.光电技术-高等学校-教材.T N 2中国版本图书馆C I P数据核字（2013）第162017号 责任编辑：韩同平 特约编辑：李佩乾印刷：装订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路173信
3、箱 邮编100036开 本：787 1092 1/16 印张：24 字数：630千字印 次：2013年9月第1次印刷印 数：4 000册 定价：49.90元凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至z l t s phe i.c o m.c n，盗版侵权举报请发邮件至dbqqphe i.c o m.c n。服务热线：（010）88258888。前 言光电技术作为信息科学的一个分支，它将传统光学技术、现代微电子技术、精密机械及计算机技术有机结合起来的新技术，成为获取光信息或借助光提取其他信
4、息的重要手段。它将电子技术的各种基本概念，如调制与解调、放大与振荡、倍频与差频等技术移植到光频段，产生了光频段的电子技术。这一先进技术使人类能更有效地扩展自身的视觉能力，使视觉的长波限延伸到亚毫米波，短波限延伸至紫外、X射线、射线，乃至高能粒子，并可以在飞秒级记录超快速现象（如核反应、航空器发射）的变化过程。随着光电技术的迅猛发展，新技术、新器件不断涌现。例如，半导体激光器已得到广泛应用，千万像素的C C D面阵固体摄像器在工业和民用领域已随处可见，热成像技术也已广泛应用于军事和工业领域。可见，光电技术已经渗透到许多科学领域。光电技术的内容涉及光电转换器件、光学检测、激光、计算机接口技术和数字
5、与模拟电子技术等内容，它的光学检测内容有别于基于人眼的“光学检测技术”，是建立在以光电接收器为目标的光电检测技术。本书作者总结了多年的教学经验，为适应当前新技术的发展对高等学校人才培养的需要而编写了本教材。本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书第1、2版分别于2005、2008年出版，期间，承蒙广大高校师生的厚爱，有近百所院校将本书选做教材或作为有关课程的指定参考书，并得到大量的使用反馈信息，以及很好的意见、建议。这次的第3版在保持原书的基本内容和特色的基础上，内容上主要有以下几个方面的变化：（1）贯彻教育部近期推出的一系列提高学生动手动脑能力的举措和加强实践教学环节的有关精神，增加
6、了第12章“光电技术课程设计与毕业设计”的内容。这部分内容安排学生在课程设计与毕业设计过程中自学，会收到更好的效果。（2）应广大师生的要求，增加了全书各章“思考题与习题”的解答，便于读者自学和检验学习效果。（3）这次再版所作的其他修订有近百处。其中大部分改动使论述更为准确、严谨，易于阅读和理解。以进一步提高教材的质量。本书有以下几个方面的特点：内容全面，体系完整，结构合理，重点突出，注重应用，适应更加广泛的专业教学需要。注重内容的科学性与先进性，适度增加现代光电技术应用的内容，使经典理论与现代科技内容相辅相成，循序渐进，便于组织教学。例题与习题的选择密切联系当今科技发展的方向，使学生能充分感受
7、课程的重要价值，提高学习的积极性。配备有不同学时安排的免费电子课件，帮助教师与学生掌握不同专业和学时要求的重点内容；书中章节前标“*”的，为选学内容。本书涉及的光电传感器有关内容的实验均由天津市耀辉光电技术有限公司在G D S-型光电综合实验平台上验证通过。本书由天津大学王庆有主编并统稿。具体写作分工为：天津大学黄战华编写第12章，并对全书的编写提出宝贵意见和建议；首都师范大学张存林编写第11章；长春理工大学马宏编写7.3节、第10章；其余章节由王庆有编写。全书习题解答由尚可可（第8、9章）、宋振明（第1 6章）、顾宏（第7、10、11章）完成。西安工业大学刘缠牢教授对书稿进行了认真细致的审校
8、并提出了许多宝贵建议，在此表示衷心的感谢。本书在编写过程中参考了大量的国内外资料，特对这些文献的作者表示感谢。本书在编写过程中还得到天津大学光电信息工程系许多同志和研究生的大力支持和帮助，天津市耀辉光电技术有限公司的全体员工也给予了很多帮助，在此特向他们表示诚挚的谢意。第3版的编写工作还得到闽南理工学院光电与机电工程系教师们的帮助，在此表示感谢。感谢电子工业出版社韩同平编辑在本书编辑、出版过程中的辛勤工作和热情帮助。由于作者水平有限，书中难免出现错误和不足，诚望读者批评指正。作者联系方式：w qy t j u.e du.c n编 者目 录第1章 光电技术基础（1）1.1 光辐射的度量（1）1.
9、1.1 与光源有关的辐射度参数与光度参数（2）1.1.2 与接收器有关的辐射度参数及光度参数（4）1.2 光谱辐射分布与量子流速率（6）1.3 物体热辐射（8）1.3.1 黑体辐射定律（8）*1.3.2 辐射体的分类及其温度表示（10）1.4 辐射度参数与光度参数的关系（13）1.5 半导体对光的吸收（18）1.6 光电效应（20）1.6.1 内光电效应（20）1.6.2 光电发射效应（24）思考题与习题1（25）第2章 光电导器件（27）2.1 光敏电阻的原理与结构（27）2.2 光敏电阻的基本特性（30）2.3 光敏电阻的变换电路（35）2.4 光敏电阻的应用实例（39）思考题与习题2（4
10、1）第3章 光生伏特器件（43）3.1 硅光电二极管（43）3.1.1 硅光电二极管的工作原理（43）3.1.2 光电二极管的基本特性（44）3.2 其他类型的光生伏特器件（47）3.2.1 P I N型光电二极管（47）3.2.2 雪崩光电二极管（48）3.2.3 硅光电池（50）3.2.4 光电三极管（53）3.2.5 色敏光生伏特器件（57）*3.2.6 光生伏特器件组合件（59）*3.2.7 光电位置敏感器件（P SD）（64）3.3 光生伏特器件的偏置电路（68）3.3.1 反向偏置电路（68）3.3.2 零伏偏置电路（71）3.4 半导体光电器件的特性参数与选择（71）思考题与习题
11、3（74）第4章 光电发射器件（77）4.1 光电发射阴极（77）4.1.1 光电发射阴极的主要特性参数（77）*4.1.2 光电阴极材料（78）4.2 真空光电管与光电倍增管的工作原理（80）4.2.1 真空光电管的原理（80）4.2.2 光电倍增管的原理（80）*4.2.3 光电倍增管的结构（81）4.3 光电倍增管的基本特性（83）4.4 光电倍增管的供电电路（89）4.5 光电倍增管的典型应用（92）4.5.1 光谱探测领域的应用（92）*4.5.2 时间分辨荧光免疫分析中的应用（93）思考题与习题4（95）第5章 热辐射探测器件（97）5.1 热辐射的一般规律（97）5.2 热敏电阻
12、与热电堆探测器（99）5.2.1 热敏电阻（99）5.2.2 热电偶探测器（103）*5.2.3 热电堆探测器（105）5.3 热释电器件（107）5.3.1 热释电器件的基本工作原理（108）5.3.2 热释电器件的灵敏度（111）5.3.3 热释电器件的噪声（112）5.3.4 热释电器件的类型（114）5.3.5 典型热释电器件（116）5.4 热探测器概述（118）思考题与习题5（118）第6章 发光器件与光电耦合器件（120）6.1 发光二极管的基本工作原理与特性（120）6.2 发光二极管的应用（128）6.3 半导体激光器（130）6.3.1 半导体激光器的发光原理（130）*6
13、.3.2 半导体激光器的结构（133）6.4 光电耦合器件（139）6.4.1 光电耦合器件的结构与电路符号（139）6.4.2 光电耦合器件的特性参数（141）6.5 光电耦合器件的应用（146）思考题与习题6（148）第7章 光电信息变换（150）7.1 光电信息变换的分类（150）7.1.1 光电信息变换的基本形式（150）7.1.2 光电信息变换的类型（153）7.2 光电变换电路的分类（154）7.2.1 模拟光电变换电路（154）7.2.2 模-数光电变换电路（160）7.3 几何光学方法的光电信息变换（163）7.3.1 长、宽尺寸信息的光电变换（163）7.3.2 位移信息的光
14、电变换（167）7.3.3 速度信息的光电变换（170）7.4 物理光学方法的光电信息变换（172）7.4.1 干涉方法的光电信息变换（172）7.4.2 衍射方法的光电信息变换（181）7.5 时变光电信息的调制（184）7.5.1 调制的基本原理与类型（184）7.5.2 信号的调制（189）7.5.3 调制信号的解调（193）思考题与习题7（196）第8章 图像信息的光电变换（198）8.1 图像传感器简介（198）8.2 光电成像原理与电视制式（199）8.2.1 光电成像原理（199）8.2.2 电视制式（201）*8.3 真空摄像管（204）8.4 电荷耦合器件（208）8.4.1
15、 线阵C C D图像传感器（208）8.4.2 面阵C C D图像传感器（216）8.5 C M O S图像传感器（218）8.5.1 C M O S成像器件的结构原理（219）8.5.2 典型C M O S图像传感器（221）8.6 红外热成像（225）8.7 图像的增强与变像（228）8.7.1 工作原理及其典型结构（228）8.7.2 性能参数（229）*8.7.3 像增强器的级联（230）思考题与习题8（233）第9章 光电信号的数据采集与计算机接口技术（235）9.1 光电信号的二值化处理（235）9.1.1 单元光电信号的二值化处理（235）9.1.2 序列光电信号的二值化处理（2
16、37）9.2 光电信号的二值化数据采集与接口（239）9.3 光电信号的量化处理与A/D数据采集（241）9.3.1 单元光电信号的量化处理（242）9.3.2 单元光电信号的A/D数据采集（248）9.3.3 序列光电信号的量化处理（250）9.3.4 序列光电信号的A/D数据采集与计算机接口（253）9.4 视频信号的A/D数据采集（256）9.4.1 基于P C总线的图像采集卡（256）9.4.2 基于P C I总线的图像采集卡（260）思考题与习题9（263）第1 0章 光电信息变换技术的典型应用（265）10.1 长度量光电测量（265）10.1.1 钢板宽度的非接触自动测量（265）10.1.2 板材定长裁剪系统（267）10.2 光学传递函数检测技术（268）10.3 利用激光准直技术测量物体的直线度与同轴度（273）10.4 光电信息变换技术在搜索、跟踪与制导中的应用（276）10.4.1 搜索仪与跟踪仪（276）10.4.2 激光制导（278）10.4.3 红外跟踪制导（279）10.5 光学系统透过率测试技术（282）10.6 光电信息变换技术在印刷出版工业中的应用
