目錄
叢書序
前言
第1章 光電探測基礎(chǔ) 1
1.1 光電系統(tǒng)描述 1
1.1.1 光電系統(tǒng)的基本模型 2
1.1.2 光源發(fā)射增益 3
1.1.3 接收光功率 6
1.2 光接收機(jī)視場 7
1.2.1 透鏡變換 7
1.2.2 探測功率和視場 11
1.3 光電探測器的物理效應(yīng) 13
1.3.1 光子效應(yīng)和光熱效應(yīng) 14
1.3.2 光電發(fā)射效應(yīng) 15
1.3.3 光電導(dǎo)效應(yīng) 16
1.3.4 光伏效應(yīng) 18
1.3.5 溫差電效應(yīng) 20
1.3.6 熱釋電效應(yīng) 20
1.4 光電轉(zhuǎn)換定律和光電子計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì) 21
1.4.1 光電轉(zhuǎn)換定律 21
1.4.2 光電子計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì) 22
1.5 光電探測器性能參數(shù) 28
1.6 光電探測器的噪聲 33
1.6.1 噪聲的概念 33
1.6.2 噪聲的描述 34
1.6.3 光電探測器的噪聲源 36
1.7 輻度學(xué)與光度學(xué) 41
1.7.1 輻射量 42
1.7.2 光度量 44
1.8 背景輻射 46
1.9 探測器主要性能參數(shù)測試 50
1.9.1 探測器光譜響應(yīng)率函數(shù)的測試方法 50
1.9.2 光譜響應(yīng)率函數(shù)的測試 53
習(xí)題與思考題1 55
第2章 點(diǎn)探測器 57
2.1 光電管 57
2.1.1 光陰極材料及其光譜響應(yīng) 57
2.1.2 光電特性和伏安特性 64
2.1.3 頻率特性及其他特性 70
2.1.4 強(qiáng)流管 71
2.2 光電倍增管 72
2.2.1 倍增極的特性 73
2.2.2 工作電壓 74
2.2.3 光電特性和伏安特性 77
2.2.4 噪聲特性 79
2.2.5 微通道板光電倍增管 81
2.3 光電導(dǎo)探測器 82
2.3.1 光電轉(zhuǎn)換原理 82
2.3.2 工作特性 84
2.3.3 幾種典型的光敏電阻及派生器件 89
2.3.4 使用注意事項(xiàng) 92
2.3.5 光電導(dǎo)探測器的偏置方式 92
2.4 PN結(jié)光伏探測器的工作模式 95
2.4.1 光電轉(zhuǎn)換原理 95
2.4.2 光伏探測器的工作模式 97
2.5 光電池 98
2.5.1 短路電流和開路電壓 99
2.5.2 輸出功率和最佳負(fù)載電阻 100
2.5.3 光譜、頻率響應(yīng)及溫度特性 102
2.5.4 慢變化光信號(hào)探測 103
2.5.5 脈動(dòng)光信號(hào)探測 106
2.6 光電二極管 108
2.6.1 Si光電二極管 108
2.6.2 PIN硅光電二極管 115
2.6.3 雪崩光電二極管 116
2.6.4 紫外光電二極管 119
2.6.5 半導(dǎo)體色敏器件 121
2.6.6 光電三極管 123
2.6.7 HgCdTe光電二極管 125
2.6.8 光子牽引探測器 125
2.7 光電象限探測器和位敏探測器 126
2.7.1 象限探測器 126
2.7.2 光電位敏傳感器(PSD) 128
2.8 光熱探測器 135
2.8.1 光熱探測器的熱過程分析 135
2.8.2 熱敏電阻 137
2.8.3 熱釋電探測器 137
習(xí)題與思考題2 140
第3章 直接探測和外差探測 113
3.1 直接探測系統(tǒng)的性能分析 144
3.1.1 包絡(luò)探測 111
3.1.2 信噪比特性 145
3.1.3 等效噪聲功率特性 115
3.2 提高輸入信噪比的光學(xué)方法 147
3.2.1 濾波法 118
3.2.2 場鏡法 149
3.3 前置放大器的噪聲匹配 150
3.3.1 前放噪聲等效電路 151
3.3.2 噪聲系數(shù) 152
3.3.3 匹配方法 153
3.4 閾值探測的光電探測統(tǒng)計(jì) 157
3.5 相關(guān)檢測 160
3.5.1 相關(guān)原理 160
3.5.2 鎖定放大器 165
3.5.3 信噪比改善 168
3.6 維納濾波器 168
3.7 匹配濾波器 170
3.8 BOXCAR 172
3.8.1 取樣積分器的工作原理 173
3.8.2 取樣積分器的主要參數(shù) 176
3.9 光子計(jì)數(shù) 180
3.9.1 光子計(jì)數(shù)的原理 181
3.9.2 光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的測量誤差 185
3.10 光頻外差探測的基本原理 187
3.10.1 光頻外差光路結(jié)構(gòu) 187
3.10.2 雙光束干涉 188
3.10.3 外差信號(hào)的特點(diǎn) 189
3.11 光頻外差探測的信噪比分析 191
3.11.1 不計(jì)本振噪聲 191
3.11.2 計(jì)入本振噪聲 192
3.11.3 光電探測器的外差探測極限靈敏度 193
3.12 光頻外差探測的空間相位條件 191
3.12.1 兩光束不平行 195
3.12.2 兩光束平行但不垂直光敏面 196
3.13 光頻外差探測系統(tǒng) 197
3.13.1 降低空間相干條件——艾里斑原理法 197
3.13.2 自適應(yīng)光外差技術(shù) 200
習(xí)題與思考題3 203
第4章 像探測器 205
4.1 光電成像概論 205
4.2 真空攝像管 207
4.2.1 真空攝像管結(jié)構(gòu) 208
4.2.2 攝像原理 209
4.2.3 其他真空攝像管 210
4.3 自掃描光電二極管陣列 212
4.3.1 SSPD線陣列 213
4.3.2 SSPD面陣列 220
4.4 CCD攝像器件 223
4.4.1 CCD結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)電荷原理 223
4.4.2 電荷轉(zhuǎn)移工作原理與電極結(jié)構(gòu) 226
4.4.3 電荷注入和讀出 233
4.4.4 CCD圖像傳感器 235
4.5 電荷注入器件CID 237
4.6 CMOS圖像傳感器 239
4.6.1 CMOS圖像傳感器的成像原理及結(jié)構(gòu) 240
4.6.2 CMOS圖像傳感器的優(yōu)勢 242
4.6.3 CMOS圖像傳感器的發(fā)展 213
4.7 固體圖像傳感器主要特性參數(shù) 244
4.7.1 光譜響應(yīng)特性 244
4.7.2 靈敏度 244
4.7.3 暗信號(hào)及動(dòng)態(tài)范圍 215
4.7.4 分辨率 246
4.7.5 工作頻率 218
4.7.6 CCD的特性參數(shù) 248
習(xí)題與思考題4 250
第5章 光接收機(jī)信號(hào)檢測理論概述 251
5.1 信號(hào)檢測的基本問題 251
5.1.1 接收機(jī)的任務(wù) 25l
5.1.2 統(tǒng)計(jì)判決和假設(shè)檢驗(yàn) 252
5.1.3 代價(jià)函數(shù)與風(fēng)險(xiǎn) 254
5.2 最佳接收機(jī)的概念 251
5.2.1 最大信噪比準(zhǔn)則 254
5.2.2 實(shí)現(xiàn)最佳接收機(jī)的方法 255
5.3 信號(hào)參量估值理論簡介 256
5.3.1 信號(hào)參量估值模型 256
5.3.2 貝葉斯估值 258
5.3.3 最大后驗(yàn)概率估值準(zhǔn)則 258
5.3.4 最大似然估值 259
5.4 理想接收機(jī) 259
5.4.1 后驗(yàn)概率與信息量 259
5.4.2 通信和雷達(dá)的不同 261
習(xí)題與思考題5 262
參考文獻(xiàn) 263