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光電技術(第3版)（簡體書）
商品資訊
系列名：光電信息科學與工程類專業規劃教材
ISBN13：9787121210150
出版社：電子工業出版社
作者：王慶有
出版日：2013/09/01
裝訂／頁數：平裝／374頁
規格：23.5cm*16.8cm (高/寬)
版次：3
商品簡介
作者簡介
名人/編輯推薦
序
目次
書摘/試閱
商品簡介
本書為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。
本書系統地介紹了光電技術的基本概念、各種光電器件的工作原理與特性、發展趨勢和典型應用等。主要內容包括：光電技術基礎，光電導器件，光生伏特器件，光電發射器件，熱輻射探測器件，發光器件與光電耦合器件，光電信息變換，圖像信息的光電變換，光電信號的數據采集與計算機接口技術，光電信息變換技術的典型應用，光電技術的新發展，以及課程設計與畢業設計的內容。
作者簡介
王慶有，天津大學教授，中國光學學會光電專業委員會任光電專業委員會委員，國內CCD領域專家,出版了《光電技術》、《圖象傳感器應用技術》等多本教材。
名人/編輯推薦
《普通高等教育"十一五"國家級規劃教材?光電信息科學與工程類專業規劃教材:光電技術(第3版)》可作為高等學校光電信息科學與工程、測控技術與儀器、空間科學與技術、海洋技術、測繪工程、機械電子工程、公安圖像技術、生物醫學工程等專業本科生及研究生教材，也可作為光電技術領域科技人員的參考書。
序
光電技術作為信息科學的一個分支，它將傳統光學技術、現代微電子技術、精密機械及計算機技術有機結合起來的新技術，成為獲取光信息或借助光提取其他信息的重要手段。它將電子技術的各種基本概念，如調制與解調、放大與振蕩、倍頻與差頻等技術移植到光頻段，產生了光頻段的電子技術。這一先進技術使人類能更有效地擴展自身的視覺能力，使視覺的長波限延伸到亞毫米波，短波限延伸至紫外、X射線、γ射線，乃至高能粒子，并可以在飛秒級記錄超快速現象（如核反應、航空器發射）的變化過程。
隨著光電技術的迅猛發展，新技術、新器件不斷涌現。例如，半導體激光器已得到廣泛應用，千萬像素的CCD面陣固體攝像器在工業和民用領域已隨處可見，熱成像技術也已廣泛應用于軍事和工業領域。可見，光電技術已經滲透到許多科學領域。
光電技術的內容涉及光電轉換器件、光學檢測、激光、計算機接口技術和數字與模擬電子技術等內容，它的光學檢測內容有別于基于人眼的“光學檢測技術”，是建立在以光電接收器為目標的光電檢測技術。
本書作者總結了多年的教學經驗，為適應當前新技術的發展對高等學校人才培養的需要而編寫了本教材。
本書為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。
本書第1、2版分別于2005、2008年出版，期間，承蒙廣大高校師生的厚愛，有近百所院校將本書選做教材或作為有關課程的指定參考書，并得到大量的使用反饋信息，以及很好的意見、建議。
這次的第3版在保持原書的基本內容和特色的基礎上，內容上主要有以下幾個方面的變化：
(1) 貫徹教育部近期推出的一系列提高學生動手動腦能力的舉措和加強實踐教學環節的有關精神，增加了第12章“光電技術課程設計與畢業設計”的內容。這部分內容安排學生在課程設計與畢業設計過程中自學，會收到更好的效果。
（2） 應廣大師生的要求，增加了全書各章“思考題與習題”的解答，便于讀者自學和檢驗學習效果。
(3) 這次再版所作的其他修訂有近百處。其中大部分改動使論述更為準確、嚴謹，易于閱讀和理解。以進一步提高教材的質量。
本書有以下幾個方面的特點：
內容全面，體系完整，結構合理，重點突出，注重應用，適應更加廣泛的專業教學需要。
注重內容的科學性與先進性，適度增加現代光電技術應用的內容，使經典理論與現代科技內容相輔相成，循序漸進，便于組織教學。
例題與習題的選擇密切聯系當今科技發展的方向，使學生能充分感受課程的重要價值，提高學習的積極性。
配備有不同學時安排的免費電子課件，幫助教師與學生掌握不同專業和學時要求的重點內容；書中章節前標“*”的，為選學內容。
本書涉及的光電傳感器有關內容的實驗均由天津市耀輝光電技術有限公司在GDS-Ⅲ型光電綜合實驗平臺上驗證通過。
本書由天津大學王慶有主編并統稿。具體寫作分工為：天津大學黃戰華編寫第12章，并對全書的編寫提出寶貴意見和建議；首都師范大學張存林編寫第11章；長春理工大學馬宏編寫7.3節、第10章；其余章節由王慶有編寫。全書習題解答由尚可可（第8、9章）、宋振明（第1~6章）、顧宏（第7、10、11章）完成。
西安工業大學劉纏牢教授對書稿進行了認真細致的審校并提出了許多寶貴建議，在此表示衷心的感謝。本書在編寫過程中參考了大量的國內外資料，特對這些文獻的作者表示感謝。本書在編寫過程中還得到天津大學光電信息工程系許多同志和研究生的大力支持和幫助，天津市耀輝光電技術有限公司的全體員工也給予了很多幫助，在此特向他們表示誠摯的謝意。第3版的編寫工作還得到閩南理工學院光電與機電工程系教師們的幫助，在此表示感謝。
感謝電子工業出版社韓同平編輯在本書編輯、出版過程中的辛勤工作和熱情幫助。
由于作者水平有限，書中難免出現錯誤和不足，誠望讀者批評指正。
隨著光電技術的迅猛發展，新技術、新器件不斷涌現。例如，半導體激光器已得到廣泛應用，千萬像素的CCD面陣固體攝像器在工業和民用領域已隨處可見，熱成像技術也已廣泛應用于軍事和工業領域。可見，光電技術已經滲透到許多科學領域。
光電技術的內容涉及光電轉換器件、光學檢測、激光、計算機接口技術和數字與模擬電子技術等內容，它的光學檢測內容有別于基于人眼的“光學檢測技術”，是建立在以光電接收器為目標的光電檢測技術。
本書作者總結了多年的教學經驗，為適應當前新技術的發展對高等學校人才培養的需要而編寫了本教材。
本書為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。
本書第1、2版分別于2005、2008年出版，期間，承蒙廣大高校師生的厚愛，有近百所院校將本書選做教材或作為有關課程的指定參考書，并得到大量的使用反饋信息，以及很好的意見、建議。
這次的第3版在保持原書的基本內容和特色的基礎上，內容上主要有以下幾個方面的變化：
(1) 貫徹教育部近期推出的一系列提高學生動手動腦能力的舉措和加強實踐教學環節的有關精神，增加了第12章“光電技術課程設計與畢業設計”的內容。這部分內容安排學生在課程設計與畢業設計過程中自學，會收到更好的效果。
（2） 應廣大師生的要求，增加了全書各章“思考題與習題”的解答，便于讀者自學和檢驗學習效果。
(3) 這次再版所作的其他修訂有近百處。其中大部分改動使論述更為準確、嚴謹，易于閱讀和理解。以進一步提高教材的質量。
本書有以下幾個方面的特點：
內容全面，體系完整，結構合理，重點突出，注重應用，適應更加廣泛的專業教學需要。
注重內容的科學性與先進性，適度增加現代光電技術應用的內容，使經典理論與現代科技內容相輔相成，循序漸進，便于組織教學。
例題與習題的選擇密切聯系當今科技發展的方向，使學生能充分感受課程的重要價值，提高學習的積極性。
配備有不同學時安排的免費電子課件，幫助教師與學生掌握不同專業和學時要求的重點內容；書中章節前標“*”的，為選學內容。
本書涉及的光電傳感器有關內容的實驗均由天津市耀輝光電技術有限公司在GDS-Ⅲ型光電綜合實驗平臺上驗證通過。
本書由天津大學王慶有主編并統稿。具體寫作分工為：天津大學黃戰華編寫第12章，并對全書的編寫提出寶貴意見和建議；首都師范大學張存林編寫第11章；長春理工大學馬宏編寫7.3節、第10章；其余章節由王慶有編寫。全書習題解答由尚可可（第8、9章）、宋振明（第1~6章）、顧宏（第7、10、11章）完成。
西安工業大學劉纏牢教授對書稿進行了認真細致的審校并提出了許多寶貴建議，在此表示衷心的感謝。本書在編寫過程中參考了大量的國內外資料，特對這些文獻的作者表示感謝。本書在編寫過程中還得到天津大學光電信息工程系許多同志和研究生的大力支持和幫助，天津市耀輝光電技術有限公司的全體員工也給予了很多幫助，在此特向他們表示誠摯的謝意。第3版的編寫工作還得到閩南理工學院光電與機電工程系教師們的幫助，在此表示感謝。
感謝電子工業出版社韓同平編輯在本書編輯、出版過程中的辛勤工作和熱情幫助。
由于作者水平有限，書中難免出現錯誤和不足，誠望讀者批評指正。
目次
第1章光電技術基礎
1.1光輻射的度量
1.1.1與光源有關的輻射度參數與光度參數
1.1.2與接收器有關的輻射度參數及光度參數
1.2光譜輻射分布與量子流速率
1.3物體熱輻射
1.3.1黑體輻射定律
*1.3.2輻射體的分類及其溫度表示
1.4輻射度參數與光度參數的關系
1.5半導體對光的吸收
1.6光電效應
1.6.1內光電效應
1.6.2光電發射效應
思考題與習題1
第2章光電導器件
2.1光敏電阻的原理與結構
2.2光敏電阻的基本特性
2.3光敏電阻的變換電路
2.4光敏電阻的應用實例
思考題與習題2
第3章光生伏特器件
3.1硅光電二極管
3.1.1硅光電二極管的工作原理
3.1.2光電二極管的基本特性
3.2其他類型的光生伏特器件
3.2.1PIN型光電二極管
3.2.2雪崩光電二極管
3.2.3硅光電池
3.2.4光電三極管
3.2.5色敏光生伏特器件
*3.2.6光生伏特器件組合件
*3.2.7光電位置敏感器件（PSD）
3.3光生伏特器件的偏置電路
3.3.1反向偏置電路
3.3.2零伏偏置電路
3.4半導體光電器件的特性參數與選擇
思考題與習題3
第4章光電發射器件
4.1光電發射陰極
4.1.1光電發射陰極的主要特性參數
*4.1.2光電陰極材料
4.2真空光電管與光電倍增管的工作原理
4.2.1真空光電管的原理
4.2.2光電倍增管的原理
*4.2.3光電倍增管的結構
4.3光電倍增管的基本特性
4.4光電倍增管的供電電路
4.5光電倍增管的典型應用
4.5.1光譜探測領域的應用
*4.5.2時間分辨熒光免疫分析中的應用
思考題與習題4
第5章熱輻射探測器件
5.1熱輻射的一般規律
5.2熱敏電阻與熱電堆探測器
5.2.1熱敏電阻
5.2.2熱電偶探測器
*5.2.3熱電堆探測器
5.3熱釋電器件
5.3.1熱釋電器件的基本工作原理
5.3.2熱釋電器件的靈敏度
5.3.3熱釋電器件的噪聲
5.3.4熱釋電器件的類型
5.3.5典型熱釋電器件
5.4熱探測器概述
思考題與習題5
第6章發光器件與光電耦合器件
6.1發光二極管的基本工作原理與特性
6.2發光二極管的應用
6.3半導體激光器
6.3.1半導體激光器的發光原理
*6.3.2半導體激光器的結構
6.4光電耦合器件
6.4.1光電耦合器件的結構與電路符號
6.4.2光電耦合器件的特性參數
6.5光電耦合器件的應用
思考題與習題6
第7章光電信息變換
7.1光電信息變換的分類
7.1.1光電信息變換的基本形式
7.1.2光電信息變換的類型
7.2光電變換電路的分類
7.2.1模擬光電變換電路
7.2.2模—數光電變換電路
7.3幾何光學方法的光電信息變換
7.3.1長、寬尺寸信息的光電變換
7.3.2位移信息的光電變換
7.3.3速度信息的光電變換
7.4物理光學方法的光電信息變換
7.4.1干涉方法的光電信息變換
7.4.2衍射方法的光電信息變換
7.5時變光電信息的調制
7.5.1調制的基本原理與類型
7.5.2信號的調制
7.5.3調制信號的解調
思考題與習題7
第8章圖像信息的光電變換
8.1圖像傳感器簡介
8.2光電成像原理與電視制式
8.2.1光電成像原理
8.2.2電視制式
*8.3真空攝像管
8.4電荷耦合器件
8.4.1線陣CCD圖像傳感器
8.4.2面陣CCD圖像傳感器
8.5CMOS圖像傳感器
8.5.1CMOS成像器件的結構原理
8.5.2典型CMOS圖像傳感器
8.6紅外熱成像
8.7圖像的增強與變像
8.7.1工作原理及其典型結構
8.7.2性能參數
*8.7.3像增強器的級聯
思考題與習題8
第9章光電信號的數據采集與計算機接口技術
9.1光電信號的二值化處理
9.1.1單元光電信號的二值化處理
9.1.2序列光電信號的二值化處理
9.2光電信號的二值化數據采集與接口
9.3光電信號的量化處理與A/D數據采集
9.3.1單元光電信號的量化處理
9.3.2單元光電信號的A/D數據采集
9.3.3序列光電信號的量化處理
9.3.4序列光電信號的A/D數據采集與計算機接口
9.4視頻信號的A/D數據采集
9.4.1基于PC總線的圖像采集卡
9.4.2基于PCI總線的圖像采集卡
思考題與習題9
第10章光電信息變換技術的典型應用
10.1長度量光電測量
10.1.1鋼板寬度的非接觸自動測量
10.1.2板材定長裁剪系統
10.2光學傳遞函數檢測技術
10.3利用激光準直技術測量物體的直線度與同軸度
10.4光電信息變換技術在搜索、跟蹤與制導中的應用
10.4.1搜索儀與跟蹤儀
10.4.2激光制導
10.4.3紅外跟蹤制導
10.5光學系統透過率測試技術
10.6光電信息變換技術在印刷出版工業中的應用
10.6.1激光照排系統
10.6.2激光雕刻凸版和凹版機
10.6.3激光打印機和復印機
10.6.4光盤存儲
10.7表面粗糙度的檢測方法
10.8醫用真空圖像傳感器檢測技術
10.8.1X射線圖像增強器
10.8.2醫用真空圖像傳感器的應用
10.9激光多普勒測速技術
思考題與習題10
第11章光電技術的新發展
11.1泵浦探測技術
11.2頻率上轉換光電探測技術
11.3光電技術的發展趨勢
11.3.1光電技術的若干進展
11.3.2光電技術的應用
11.3.3世界光電子技術發展趨勢
思考題與習題11
本章參考文獻
第12章光電技術課程設計與畢業設計
12.1光功率測量方法與光功率計的設計
12.2照度測量方法與照度計的設計
12.3發光強度測量儀的設計
12.4亮度測量方法與亮度計的設計
12.5紅外遙控開關的設計
習題解答
參考文獻
1.1光輻射的度量
1.1.1與光源有關的輻射度參數與光度參數
1.1.2與接收器有關的輻射度參數及光度參數
1.2光譜輻射分布與量子流速率
1.3物體熱輻射
1.3.1黑體輻射定律
*1.3.2輻射體的分類及其溫度表示
1.4輻射度參數與光度參數的關系
1.5半導體對光的吸收
1.6光電效應
1.6.1內光電效應
1.6.2光電發射效應
思考題與習題1
第2章光電導器件
2.1光敏電阻的原理與結構
2.2光敏電阻的基本特性
2.3光敏電阻的變換電路
2.4光敏電阻的應用實例
思考題與習題2
第3章光生伏特器件
3.1硅光電二極管
3.1.1硅光電二極管的工作原理
3.1.2光電二極管的基本特性
3.2其他類型的光生伏特器件
3.2.1PIN型光電二極管
3.2.2雪崩光電二極管
3.2.3硅光電池
3.2.4光電三極管
3.2.5色敏光生伏特器件
*3.2.6光生伏特器件組合件
*3.2.7光電位置敏感器件（PSD）
3.3光生伏特器件的偏置電路
3.3.1反向偏置電路
3.3.2零伏偏置電路
3.4半導體光電器件的特性參數與選擇
思考題與習題3
第4章光電發射器件
4.1光電發射陰極
4.1.1光電發射陰極的主要特性參數
*4.1.2光電陰極材料
4.2真空光電管與光電倍增管的工作原理
4.2.1真空光電管的原理
4.2.2光電倍增管的原理
*4.2.3光電倍增管的結構
4.3光電倍增管的基本特性
4.4光電倍增管的供電電路
4.5光電倍增管的典型應用
4.5.1光譜探測領域的應用
*4.5.2時間分辨熒光免疫分析中的應用
思考題與習題4
第5章熱輻射探測器件
5.1熱輻射的一般規律
5.2熱敏電阻與熱電堆探測器
5.2.1熱敏電阻
5.2.2熱電偶探測器
*5.2.3熱電堆探測器
5.3熱釋電器件
5.3.1熱釋電器件的基本工作原理
5.3.2熱釋電器件的靈敏度
5.3.3熱釋電器件的噪聲
5.3.4熱釋電器件的類型
5.3.5典型熱釋電器件
5.4熱探測器概述
思考題與習題5
第6章發光器件與光電耦合器件
6.1發光二極管的基本工作原理與特性
6.2發光二極管的應用
6.3半導體激光器
6.3.1半導體激光器的發光原理
*6.3.2半導體激光器的結構
6.4光電耦合器件
6.4.1光電耦合器件的結構與電路符號
6.4.2光電耦合器件的特性參數
6.5光電耦合器件的應用
思考題與習題6
第7章光電信息變換
7.1光電信息變換的分類
7.1.1光電信息變換的基本形式
7.1.2光電信息變換的類型
7.2光電變換電路的分類
7.2.1模擬光電變換電路
7.2.2模—數光電變換電路
7.3幾何光學方法的光電信息變換
7.3.1長、寬尺寸信息的光電變換
7.3.2位移信息的光電變換
7.3.3速度信息的光電變換
7.4物理光學方法的光電信息變換
7.4.1干涉方法的光電信息變換
7.4.2衍射方法的光電信息變換
7.5時變光電信息的調制
7.5.1調制的基本原理與類型
7.5.2信號的調制
7.5.3調制信號的解調
思考題與習題7
第8章圖像信息的光電變換
8.1圖像傳感器簡介
8.2光電成像原理與電視制式
8.2.1光電成像原理
8.2.2電視制式
*8.3真空攝像管
8.4電荷耦合器件
8.4.1線陣CCD圖像傳感器
8.4.2面陣CCD圖像傳感器
8.5CMOS圖像傳感器
8.5.1CMOS成像器件的結構原理
8.5.2典型CMOS圖像傳感器
8.6紅外熱成像
8.7圖像的增強與變像
8.7.1工作原理及其典型結構
8.7.2性能參數
*8.7.3像增強器的級聯
思考題與習題8
第9章光電信號的數據采集與計算機接口技術
9.1光電信號的二值化處理
9.1.1單元光電信號的二值化處理
9.1.2序列光電信號的二值化處理
9.2光電信號的二值化數據采集與接口
9.3光電信號的量化處理與A/D數據采集
9.3.1單元光電信號的量化處理
9.3.2單元光電信號的A/D數據采集
9.3.3序列光電信號的量化處理
9.3.4序列光電信號的A/D數據采集與計算機接口
9.4視頻信號的A/D數據采集
9.4.1基于PC總線的圖像采集卡
9.4.2基于PCI總線的圖像采集卡
思考題與習題9
第10章光電信息變換技術的典型應用
10.1長度量光電測量
10.1.1鋼板寬度的非接觸自動測量
10.1.2板材定長裁剪系統
10.2光學傳遞函數檢測技術
10.3利用激光準直技術測量物體的直線度與同軸度
10.4光電信息變換技術在搜索、跟蹤與制導中的應用
10.4.1搜索儀與跟蹤儀
10.4.2激光制導
10.4.3紅外跟蹤制導
10.5光學系統透過率測試技術
10.6光電信息變換技術在印刷出版工業中的應用
10.6.1激光照排系統
10.6.2激光雕刻凸版和凹版機
10.6.3激光打印機和復印機
10.6.4光盤存儲
10.7表面粗糙度的檢測方法
10.8醫用真空圖像傳感器檢測技術
10.8.1X射線圖像增強器
10.8.2醫用真空圖像傳感器的應用
10.9激光多普勒測速技術
思考題與習題10
第11章光電技術的新發展
11.1泵浦探測技術
11.2頻率上轉換光電探測技術
11.3光電技術的發展趨勢
11.3.1光電技術的若干進展
11.3.2光電技術的應用
11.3.3世界光電子技術發展趨勢
思考題與習題11
本章參考文獻
第12章光電技術課程設計與畢業設計
12.1光功率測量方法與光功率計的設計
12.2照度測量方法與照度計的設計
12.3發光強度測量儀的設計
12.4亮度測量方法與亮度計的設計
12.5紅外遙控開關的設計
習題解答
參考文獻
書摘/試閱
3.輻射源調制器
多數情況下，在光輻射源供電電源上施加交變或脈沖激勵電壓，便可以對光源發出的光進行調制。實現電源調制的方法在許多情況下比起在電路中加入調制器的方法更為簡單和有效。
常用的光源例如白熾燈或氣體放電燈都具有較大的發光惰性。因此，實現電源調制的利用效率和調制頻率較低。特別是白熾燈，即使采用細燈絲的專用燈泡，對于調制頻率為100～200Hz的調制度也不超過百分之幾，因此白熾燈的電源調制只能在很低的頻率下進行。在直接利用工業頻率50 Hz激勵時，會產生100 Hz的調制光通量。為了提高調制度，常將工頻電源經半波整流后再接到自熾燈上。這時會產生50Hz幅度較大的調制光通量。在工業測量中這是一種提高調制度的簡單易行的方法。
利用氣體放電光源可以得到幾千赫茲的調制頻率和80％的調制度。但大功率的氣體放電燈調制器是比較笨重的設備。半導體發光二極管（LED）可以得到很高的調制頻率，其上限頻率達到l02MHz以上，且驅動設備簡單，發光效率較高，是目前應用最廣泛的光通量調制器。此外，半導體激光器（LD）等許多激光器也具有高速、高效光通量調制的功能，并且它的激勵電源簡單，控制方便，也是目前非常具有發展前景的光強度調制的電光調制器。LED電光調制器與LD電光調制器是目前最具應用前景的調制器。
7.5.3調制信號的解調
從已調制信號中分離出有用信息的過程稱為解調，也稱為檢波，它是信號調制的相反過程。實現解調作用的裝置稱為解調器。在時域分析中，調制是將有用信息及其時間變化載荷到載波的特征參量上，而解調則是從這些調制了的特征參量上再現出所需信息。從頻域分析的角度，調制是將信號的頻譜向以載波頻率為中心頻率的高頻方向變換，而解調則是將變換了的頻譜分布復原或反變換為初始的信號頻譜分布。
不同的調制信號有不同的解調方法。下面介紹調幅波解調的直線律檢波和確定載波相位數值的相敏檢波。
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