光電技術（第二版）/普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

編輯推薦

　　《光電技術（第二版）/普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材》特點：
　　★從原理一器件一方法一係統逐級推進，內容傳承拓新、深入淺齣
　　★以光電信息處理為主綫，科學構建教材知識結構體係
　　★緊密關注光電學科前沿，有機融閤國內外最新研究成果
　　★嚮任課教師贈送多媒體授課課件

內容簡介

　　《光電技術（第二版）/普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材》介紹光電技術的理論及應用基礎、常用光電器件的原理、應用技術和光電信號的變換與處理技術。主要內容包括光輻射源及光電探測的理論基礎，光子探測器、熱探測器、圖像傳感器等光電器件的結構原理及應用技術，光學信號的調製與解調技術，直接探測和相乾探測技術，光電檢測電路與信號處理技術，典型光電係統的分析與設計。
　　《光電技術（第二版）/普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材》可作為高等院校光電信息工程、光信息科學與技術、測試技術與儀器、電子科學與技術、電氣工程及其自動化、通信工程、應用物理學等專業本科生及研究生教材，也可作為高等院校其他相關專業師生和工程技術人員的參考書。

內頁插圖

目錄

序
第二版前言
第一版前言
緒論
0.1 光電係統和光電技術
0.2 光電技術研究及發展
0.3 本書編寫思路和內容安排
參考文獻

第一部分 光輻射源
第1章 光輻射源
1.1 輻射度學與光度學的基礎知識
1.1.1 光的基本概念
1.1.2 輻射度量
1.1.3 光度量
1.1.4 輻射度學和光度學中的兩個基本定律
1.2 半導體的基礎知識
1.2.1 能帶理論
1.2.2 熱平衡狀態下的載流子
1.2.3 半導體對光的吸收
1.2.4 非平衡狀態下的載流子
1.2.5 載流子的擴散與漂移
1.2.6 PN結
1.3 黑體輻射
1.3.1 基爾霍夫定律
1.3.2 普朗剋輻射定律
1.3.3 維恩位移定律
1.3.4 斯蒂芬一玻爾茲曼定律
1.4 典型光輻射源
1.4.1 光源的基本特性參數
1.4.2 熱輻射光源
1.4.3 氣體放電光源
1.4.4 激光二極管
1.4.5 發光二極管
本章小結
習題與思考題
參考文獻

第二部分 光電探測器
第2章 光電探測器概述
2.1 半導體的光電效應
2.1.1 光電導效應
2.1.2 光伏效應
2.1.3 光電子發射效應
2.1.4 光電轉換的基本規律
2.2 光電探測器的噪聲
2.3 光電探測器的特性參數
本章小結
習題與思考題
參考文獻
第3章 光電導探測器
3.1 光電導探測器的基本原理
3.1.1 光電導探測器的分類
3.1.2 光照下的光電導響應過程
3.1.3 光電導探測器的基本原理和結構設計
3.2 光電導探測器的主要特性參數
3.3 光電導探測器的偏置電路
3.3.1 偏置電路的基本參數及直流輸齣信號
3.3.2 幾種典型的偏置電路
3.4 光電導探測器的應用舉例
本章小結
習題與思考題
參考文獻
第4章 光伏探測器
4.1 光伏探測器的工作原理及特性
4.2 典型光伏探測器
4.2.1 矽光電池
4.2.2 矽光電二極管
4.2.3 矽光電三極管
4.2.4 PIN光電二極管
4.2.5 雪崩光電二極管
4.2.6 紫外光電二極管
4.2.7 碲鎘汞、碲锡鉛紅外光電二極管
4.3 光伏探測器的偏置電路
4.3.1 自偏置電路
4.3.2 零伏偏置電路
4.3.3 反嚮偏置電路
4.4 光伏探測器組閤器件
4.4.1 半導體色敏器件
4.4.2 陣列式光電器件
4.4.3 象限式光電器件
4.4.4 光電位置探測器
4.4.5 光電耦閤器
本章小結
習題與思考題
參考文獻
第5章 光電子發射探測器
5.1 光電陰極
5.2 光電管和光電倍增管的工作原理
5.2.1 光電管
5.2.2 光電倍增管”
5.3 光電倍增管的主要特性參數
5.4 光電倍增管的工作電路及應用
5.4.1 高壓供電電路
5.4.2 信號輸齣電路
5.4.3 光電倍增管應用舉例
本章小結
習題與思考題
參考文獻
第6章 熱探測器
6.1 熱探測器的基本原理及特性
6.1.1 熱流方程及其解
6.1.2 熱探測器的共性分析
6.2 測輻射熱計
6.2.1 測輻射熱計的結構和原理
6.2.2 測輻射熱計的主要特性參數
6.2.3 測輻射熱計的應用
6.3 熱電偶和熱電堆
6.3.1 熱電偶的結構和工作原理
6.3.2 熱電偶的主要特性參數
6.3.3 熱電堆
6.3.4 熱電偶和熱電堆的應用
6.4 熱釋電探測器
6.4.1 熱釋電探測器的結構和原理
6.4.2 熱釋電探測器的主要特性參數
6.4.3 快速熱釋電探測器
6.4.4 熱釋電探測器的應用
本章小結
習題與思考題
參考文獻
第7章 光電成像器件
7.1 光電成像器件概述
7.1.1 光電成像器件的分類
7.1.2 電視製式
7.2 直視型光電成像器件
7.2.1 像管的結構和工作原理
7.2.2 像管的主要特性參數
7.2.3 變像管
7.2.4 像增強器
7.3 電荷耦閤器件
7.3.1 CCD結構和基本特性
7.3.2 CCD基本工作原理
7.3.3 CCD的主要特性參數
7.3.4 CCD攝像器件
7.3.5 CCD的發展趨勢
7.4 CMOS圖像傳感器
7.4.1 CMOS圖像傳感器的結構和工作原理
7.4.2 CMOS圖像傳感器的像素單元結構
7.4.3 CMOS圖像傳感器的主要特性參數
7.4.4 CMOS圖像傳感器與CCD的特性比較
7.5 特種光電成像器件
7.5.1 紅外焦平麵陣列器件
7.5.2 紫外固體成像器件
7.5.3 增強型光電成像器件
……
第三部分 光電信號變換與處理
第四部分 典型應用
附錄 部分習題與思考題答案及提示

前言/序言

前沿光電技術理論與應用 本書旨在係統性地介紹當前光電技術領域最前沿的理論知識和最廣泛的應用實踐。作為一本麵嚮高等教育的專業教材，它特彆關注電子科學與技術類特色專業的發展需求，緻力於為學生提供紮實的基礎、開闊的視野和解決實際問題的能力。本書內容涵蓋瞭從基礎的光學原理到復雜的集成光電子器件，再到新興的光電傳感與成像技術，力求展現光電技術在現代科技體係中的核心地位及其不斷演進的動態。 第一章：光電技術基礎 本章作為全書的基石，將首先梳理光電技術發展的曆史脈絡，並在此基礎上深入闡述構成光電係統的基本要素。我們將從經典光學齣發，迴顧光的波動性與粒子性，介紹光波的傳播、乾涉、衍射和偏振等基本現象，為理解後續的器件和係統原理奠定堅實的基礎。 光的性質與傳播： 詳細介紹光的電磁波理論，包括光的頻譜、波長、頻率和速度等關鍵參數。講解光在不同介質中的傳播行為，如摺射、反射、全反射以及光綫追跡的基本方法。 光與物質的相互作用： 深入探討光與物質在微觀層麵的相互作用，包括吸收、透射、散射、熒光和磷光等現象。分析不同材料的光學特性，如摺射率、吸收係數、反射率和透射率，以及它們如何影響光電器件的設計與性能。 光的基本概念與度量： 介紹光度學和輻射度學的基本概念，如光通量、光照度、發光強度、亮度、輻射強度、輻射亮度等，並解釋這些量在光電係統分析中的重要性。 第二章：光電材料與器件 本章將聚焦於構成光電係統的核心物質基礎——光電材料，以及基於這些材料所設計的各種關鍵光電器件。我們將從半導體材料的光電特性入手，逐步過渡到光電轉換、光發射、光調製和光探測等核心器件的工作原理、結構特點和性能指標。 半導體光電材料： 重點介紹各類半導體材料，如矽（Si）、砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、氮化鎵（GaN）等，以及它們在光電領域應用的優勢。分析半導體能帶結構、載流子輸運機製以及摻雜對光電性能的影響。 光電探測器： 詳述各種類型的光電探測器，包括光電二極管（PD）、光電倍增管（PMT）、雪崩光電二極管（APD）、光電導探測器（Photoconductor）和焦平麵陣列（FPA）等。分析它們的結構、工作原理、響應速度、靈敏度、噪聲特性以及適用場景。 發光器件： 重點介紹發光二極管（LED）、有機發光二極管（OLED）和激光二極管（LD）等發光器件。闡述它們的光激發原理、電緻發光機製、發光顔色控製、效率提升以及在顯示、照明和通信領域的應用。 光調製器： 介紹實現光信號調製的關鍵器件，如電光調製器、聲光調製器、磁光調製器以及MEMS光調製器。分析它們的調製原理、調製速度、調製深度、插入損耗等參數，並討論其在光通信、光計算和光傳感中的作用。 光集成器件： 探討集成光電子學的發展，介紹光波導、光耦閤器、馬赫-曾德爾乾涉儀（MZI）、定嚮耦閤器等基本光集成元件。講解如何將多種光電器件集成在同一芯片上，實現更小型化、高性能化的光電係統。 第三章：光學係統與成像技術 本章將從宏觀角度審視光電技術的係統性應用，重點介紹各類光學係統和先進的成像技術。我們將分析光學成像的基本原理，探討不同成像係統的設計與優化，並介紹在科學研究、工業檢測和醫療診斷等領域廣泛應用的成像技術。 光學成像原理： 講解鏡頭成像的基本原理，包括焦距、視場、分辨率、景深等概念。分析不同類型鏡頭（如摺射式、反射式）的成像特點和像差校正方法。 顯微成像技術： 介紹光學顯微鏡的工作原理，包括明場、暗場、相差、微分乾涉（DIC）和熒光顯微鏡等。探討超分辨成像技術，如掃描近場光學顯微鏡（SNOM）和結構光照明顯微鏡（SIM），以突破衍射極限。 光通信係統： 詳細介紹光通信係統的組成，包括光源、調製器、光縴、光放大器和光接收機。分析光縴通信的傳輸原理、損耗和色散，以及多路復用技術（如WDM）。 激光技術及其應用： 深入介紹激光的産生原理、特性（單色性、相乾性、方嚮性、高亮度）以及不同類型激光器（如氣體激光、固體激光、半導體激光）。重點闡述激光在材料加工、醫療、測量、科研等領域的廣泛應用。 光學測量與傳感： 介紹基於光學原理的各類測量與傳感技術，如光柵尺、激光測距、乾涉測量、光譜分析、光縴傳感等。分析這些技術如何實現非接觸式、高精度測量，以及在工業自動化、環境監測和生物醫學中的重要作用。 先進成像技術： 介紹新興的成像技術，如計算成像、層析成像（CT）、磁共振成像（MRI）的輔助光學成像、多光譜與高光譜成像技術。分析這些技術如何獲取更豐富的信息，實現對復雜場景的深入理解。 第四章：光電係統設計與集成 本章將從工程實踐的角度齣發，重點講解光電係統的整體設計流程、關鍵環節以及集成化技術。我們將結閤具體應用實例，展示如何將前述的光電材料、器件和光學係統有機地結閤起來，構建齣滿足特定需求的復雜光電係統。 係統需求分析與方案設計： 強調在係統設計初期進行詳細的需求分析，明確係統功能、性能指標、成本預算和環境要求。在此基礎上，提齣最優化的係統設計方案。 光路設計與仿真： 介紹如何運用光學設計軟件（如Zemax, LightTools）進行光路設計、仿真和優化。分析光綫追跡、像差分析、雜散光抑製等關鍵設計過程。 電子電路設計與控製： 闡述光電器件的驅動電路、信號采集電路、數據處理電路以及控製係統的設計。關注模擬與數字電路的結閤，以及嵌入式係統的應用。 熱管理與機械結構設計： 強調光電器件和係統的散熱問題，以及如何通過熱管理技術保證器件穩定工作。討論光電係統的機械結構設計，確保係統的穩定性和可靠性。 係統集成與測試： 詳細介紹光電係統的集成過程，包括器件的固定、連接、調試等。闡述係統性能測試的方法和標準，以及如何進行故障診斷和排除。 可靠性與壽命設計： 探討光電係統的可靠性設計原則，如冗餘設計、抗乾擾設計等，以及如何評估和提高係統的使用壽命。 第五章：光電技術前沿與發展趨勢 本章將展望光電技術未來的發展方嚮，探討當前研究的熱點和新興領域，以及其對未來科技和社會發展的影響。 微納光電子學： 介紹微納光電子學的發展，包括納米光子學、光子晶體、錶麵等離激元等，以及它們在超小型化器件、高效光捕獲和光操控方麵的潛力。 量子光學與量子信息： 探討量子光學的基礎理論，如光子的量子態、糾纏等。介紹量子信息科學的發展，包括量子計算、量子通信和量子傳感，以及光在其中扮演的關鍵角色。 生物光子學： 關注生物醫學領域的光電技術應用，如生物成像、光動力療法、生物傳感器等。分析光如何用於疾病診斷、治療和生命科學研究。 人工智能與光電技術的融閤： 探討人工智能（AI）如何賦能光電技術，例如利用AI進行圖像識彆、目標檢測、係統優化和故障預測。反之，光電技術也為AI提供瞭強大的數據采集和處理能力。 柔性與可穿戴光電子學： 介紹柔性顯示、柔性傳感器、可穿戴電子設備等領域的光電技術發展，以及其在消費電子、醫療健康和物聯網中的應用前景。 可持續光電技術： 關注環保、節能的光電技術，如高效太陽能電池、低功耗LED照明、綠色光通信等，以及這些技術如何助力可持續發展。 本書力求以嚴謹的學術態度，結閤生動的實例，為讀者呈現一個全麵、深入、前沿的光電技術知識體係。通過學習本書，讀者將能夠深刻理解光電技術的原理，掌握分析和設計光電器件與係統的基本方法，並能夠把握光電技術的發展脈搏，為未來在相關領域的研究與實踐打下堅實基礎。