光电检测技术(第3版)(高等学校电子信息类系列教材) 张志伟,曾光宇,张存林 978751 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张志伟，曾光宇，张存林 著

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出版社： 北京交通大学出版社

ISBN：9787512119598

商品编码：29575658315

包装：平装

出版时间：2014-07-01

基本信息

书名：光电检测技术(第3版)(高等学校电子信息类系列教材)

定价：38.00元

作者：张志伟,曾光宇,张存林

出版社：北京交通大学出版社

出版日期：2014-07-01

ISBN：9787512119598

字数：

页码：

版次：3

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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由张志伟、曾光宇、张存林主编的这本《光电检测技术(第3版)》介绍了光电检测系统的构成和应用基础知识。重点叙述了光电检测过程中常用的光源、各种性能的探测器和光外差检测技术，并对目前光电子学的前沿内容THz技术作了简单介绍。
　　本书内容全面，叙述简明扼要，既重视理论性，也讲究实用性。可供信息工程类等相关专业的理工科本科生、研究生作教材选用，也可作为相关科技工作者的参考用书。

目录

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章　光电检测应用中的基础知识
　1.1　辐射度学和光度学基本概念
　　1.1.1　辐射度学基本物理量
　　1.1.2　光度学基本物理量
　　1.1.3　其他基本概念
　1.2　半导体基础知识
　　1.2.1　固体的能带结构
　　1.2.2　热平衡下的载流子浓度
　　1.2.3　半导体中的非平衡载流子
　　1.2.4　载流子的扩散与漂移
　1.3　基本定律
　　1.3.1　黑体辐射定律
　　1.3.2　光电效应
　1.4　光电探测器的噪声和特性参数
　　1.4.1　光电探测器中的噪声
　　1.4.2　光电探测器的特性参数
　　1.4.3　光电探测器的合理选择
　练习题
第2章　光电检测中的常用光源
　2.1　光源的特性参数
　　2.1.1　辐射效率和发光效率
　　2.1.2　光谱功率分布
　　2.1.3　空间光强分布
　　2.1.4　光源的颜色
　　2.1.5　光源的色温
　2.2　热辐射源
　　2.2.1　太阳
　　2.2.2　黑体模拟器
　　2.2.3　白炽灯
　2.3　气体放电光源
　　2.3.1　脉冲灯
　　2.3.2　原子光谱灯
　　2.3.3　汞灯
　2.4　固体发光光源
　　2.4.1　场致发光光源
　　2.4.2　其他平板显示器件
　　2.4.3　结型发光光源——发光二极管和激光二极管
　2.5　激光器
　　2.5.1　激光原理
　　2.5.2　激光器的结构和工作过程
　　2.5.3　激光器的类型
　　2.5.4　激光的特性
　练习题
第3章　结型光电器件
　3.1　结型光电器件工作原理
　　3.1.1　热平衡状态下的PN结
　　3.1.2　光照下的PN结
　3.2　硅光电池
　　3.2.1　硅光电池的基本结构和工作原理
　　3.2.2　硅光电池的特性参数
　3.3　硅光电二极管和硅光电三极管
　　3.3.1　硅光电二极管
　　3.3.2　硅光电三极管
　　3.3.3　硅光电三极管与硅光电二极管特性比较
　3.4　结型光电器件的放大电路
　　3.4.1　结型光电器件与放大三极管的连接
　　3.4.2　光电器件与集成运算放大器的连接
　3.5　特殊结型光电二极管
　　3.5.1　象限探测器
　　3.5.2　PIN型光电二极管
　　3.5.3　雪崩光电二极管
　　3.5.4　紫外光电二极管
　　3.5.5　卜导体色敏器件
　3.6　结型光电器件的应用实例——光电耦合器件
　　3.6.1　光电耦合器件的分类、结构和用途
　　3.6.2　光电耦合器件的基本电路
　练习题
　……
第4章　光电导器件
第5章　真空光电器件
第6章　真空成像器件
第7章　固体成像器件
第8章　红外辐射与红外探测器
第9章　光导纤维与光纤传感器
0章　太赫兹波的产生与检测
1章　光外差检测技术
2章　光电探测器实验
附录A　实验1装置中器件说明
附录B　CS-1022型示波器测量上升响应时间的方法介绍
附录C　彩色线阵CCD图像传感器TCD 2252D简介
部分习题参考答案
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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光电检测技术（第三版）（高等学校电子信息类系列教材） 本书是高等学校电子信息类系列教材的组成部分，由张志伟、曾光宇、张存林等专家学者倾力编著，旨在为电子信息类专业的学生提供一套系统、全面、深入的光电检测技术学习资源。第三版的推出，是在前两版成功的基础上，紧密结合学科发展前沿和教学实践需求，对内容进行了全面的更新与完善。 内容概述 光电检测技术是一门交叉学科，它融合了光学、电子学、信息科学等多个领域，研究如何利用光与物质相互作用产生的各种物理效应，将待测对象的物理量（如光、电、磁、温度、压力、位移、浓度等）转换成电信号，并对电信号进行处理、分析和显示。本书内容丰富，结构严谨，逻辑清晰，涵盖了光电检测技术的核心理论、关键技术、典型应用以及发展趋势。 第一篇 基础理论与核心器件 本篇系统阐述了光电检测技术所依赖的基础理论和关键器件，为后续内容的学习打下坚实基础。 光学基础： 回顾了光的基本性质（波粒二象性、光的传播、反射、折射、干涉、衍射、偏振等）以及与光电检测相关的光学成像原理、光束质量、光源特性等。深入讲解了各种常用光源（LED、激光器、卤素灯、氙灯等）的工作原理、光谱特性、功率稳定性等，以及光电探测器的基本原理、量子效率、响应时间、噪声特性等关键参数。 半导体光电器件： 详细介绍了光电检测领域最核心的器件——半导体光电器件。包括： 光电二极管（Photodiode）： 讲解了PN结光电二极管、PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD）的工作原理、结构特点、性能参数（灵敏度、响应速度、噪声等），以及其在光信号检测中的应用。 光电晶体管（Phototransistor）： 阐述了其放大作用，以及在低成本、中低速光电检测中的优势。 光敏电阻（Photoresistor）： 介绍了其阻值随光照强度变化的特性，以及在简单光控制电路中的应用。 CCD（Charge-Coupled Device）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）图像传感器： 详细解析了这两种主流图像传感器的结构、工作原理、光电转换过程、电荷传输机制以及各自的优缺点，为理解图像检测技术奠定基础。 其他特种光电器件： 如光电倍增管（PMT）、热释电红外探测器等，介绍其工作原理及适用范围。 电子电路基础： 简要回顾了信号的放大、滤波、比较、模数转换（ADC）等基本电子电路技术，这些是光电信号处理不可或缺的环节。 第二篇 光电检测技术方法与系统设计 本篇深入探讨了各种光电检测的技术方法、系统设计原则以及关键技术环节。 光电检测的基本原理与方法： 直接光电检测： 阐述了通过光电器件直接将光信号转换为电信号的方法，例如光强的测量、光的强度调制与解调等。 间接光电检测： 介绍了利用光与物质相互作用产生的其他效应进行检测的方法，例如： 光散射检测： 讲解了瑞利散射、拉曼散射、米氏散射等原理，以及在颗粒物检测、分子结构分析等方面的应用。 光吸收与发射检测： 阐述了紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、磷光光谱等技术，用于物质成分分析和浓度测定。 光衍射与全反射检测： 介绍了利用衍射原理实现高精度位移测量，以及全反射原理在传感器设计中的应用。 光干涉检测： 深入讲解了迈克尔逊干涉、萨格纳克干涉等原理，以及在精密测量、光学干涉仪设计中的应用。 光调制技术： 介绍了各种光调制方法（如幅度调制、相位调制、频率调制）及其在信息传输和信号检测中的作用。 光解调技术： 讲解了各种光解调电路和算法，用于从调制信号中恢复有用信息。 光电检测系统的设计： 系统构成要素： 详细分析了光电检测系统的典型构成，包括光源、光学系统、被测对象、光电器件、信号处理电路、数据采集与处理单元、显示与输出设备等。 系统设计流程与原则： 介绍了从确定检测指标到选择器件、优化设计、搭建与调试的完整流程，强调了系统的灵敏度、精度、稳定性、响应速度、抗干扰能力等关键性能指标的设计考量。 光学系统设计： 涵盖了透镜、反射镜、滤光片、光栅等光学元件的选择与配置，以及成像系统、准直系统、聚焦系统的设计。 信号处理与电路设计： 详细讲解了前置放大电路、滤波电路、信号整形电路、基线漂移补偿电路、峰值检测电路等设计要点，以及模拟信号与数字信号的转换技术。 数据采集与处理： 介绍了采样定理、量化误差、噪声抑制技术、数字滤波算法等，以及与微处理器、FPGA等硬件平台的接口设计。 系统集成与调试： 强调了各模块之间的匹配，以及整体系统的校准、测试与优化。 第三篇 光电检测技术的典型应用 本篇通过大量实际应用案例，展示了光电检测技术在各个领域的广泛应用，加深学生对理论知识的理解和应用能力。 工业生产与过程控制： 尺寸与形状测量： 如激光三角测量、机器视觉尺寸检测、表面形貌扫描等。 表面缺陷检测： 如光学缺陷检测、条形码/二维码识别、印刷品检测等。 物位检测与流量测量： 如激光测距、红外液位计、光电流量计等。 颜色与亮度测量： 如色彩分光仪、亮度计、色度计等。 气体与液体成分检测： 如红外气体分析仪、紫外光谱仪、拉曼光谱仪等。 环境监测与安全防护： 大气污染物监测： 如激光雷达（LIDAR）用于大气颗粒物和气体成分的遥感监测，光化学烟雾监测。 水质监测： 如浊度计、溶解氧传感器、荧光传感器等。 工业废气排放监测： 如烟气成分分析。 火灾与气体泄漏探测： 如红外火焰探测器、可燃气体传感器。 安防监控： 如夜视设备、运动检测系统。 生物医学与健康监测： 医学影像： 如CT、MRI、X射线成像中的光电转换技术。 生理参数测量： 如脉搏血氧仪（光电容积描记法）、心率监测、体温测量（红外测温）。 生物样品分析： 如显微镜、流式细胞仪、酶标仪等。 药物检测与食品安全： 如荧光标记检测、拉曼光谱指纹识别。 科学研究与精密测量： 高精度位移与形变测量： 如激光干涉仪、白光干涉仪。 光学显微成像： 如共聚焦显微镜、原子力显微镜（AFM）中的光学检测部分。 光谱分析： 各类光谱仪在基础科学研究中的应用。 粒子成像测速（PIV）： 用于流体力学研究。 第四篇 光电检测技术的发展趋势与前沿 本篇展望了光电检测技术未来的发展方向，引导学生关注学科前沿动态。 微型化与集成化： 纳米光电传感器、微机电系统（MEMS）光电器件、片上实验室（Lab-on-a-chip）等。 智能化与网络化： 结合人工智能（AI）与机器学习，实现更高级的信号分析、模式识别和故障诊断；物联网（IoT）环境下的分布式光电传感网络。 高灵敏度与高分辨率： 量子探测技术、单光子探测技术、超分辨成像技术等。 多功能集成化： 集成多种检测原理和技术于一体的智能传感器。 新型材料与器件： 如二维材料（石墨烯、钙钛矿）、有机光电器件、量子点等在光电检测领域的应用。 先进的光源与光学系统： 超快激光、结构光、全息光学等。 教材特色 理论与实践相结合： 既有扎实的理论基础，又涵盖了大量的工程实例和应用技术，使学生能够将所学知识应用于实际问题。 内容全面且深入： 覆盖了光电检测技术的各个重要方面，并对关键技术进行了深入的剖析。 结构清晰，逻辑性强： 从基础到应用，层层递进，便于学生理解和掌握。 面向工程应用： 强调系统设计和实际操作中的注意事项，培养学生的工程实践能力。 紧跟学科前沿： 反映了光电检测技术最新的研究成果和发展趋势。 适用对象 本书适合高等院校电子信息科学与技术、光信息科学与技术、测控技术与仪器、自动化、物理电子学等相关专业本科生、研究生作为教材或参考书，也可供从事光电技术研究、开发和应用的工程技术人员参考。 通过学习本书，读者将能够系统地掌握光电检测技术的基本原理、核心器件、设计方法、应用技术以及未来发展方向，为从事相关领域的工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性非常强，对于希望将光电技术应用于实际工程的读者来说，具有极高的参考价值。书中对各种光电检测系统的设计、搭建和调试过程进行了详细的介绍，涵盖了从器件选型、电路设计到系统集成和性能优化的各个环节。我尤其受益于书中关于信号处理和数据采集部分的讲解，例如如何设计低噪声放大电路，如何选择合适的模数转换器（ADC），以及如何进行数据后处理以提取有效信息。书中还提供了大量的实例，比如红外热成像仪、可见光相机、紫外探测器等的系统构成和设计要点，这使得我能够将书本上的知识与实际项目联系起来。对于光电检测中的常见问题，如干扰抑制、温度补偿、校准方法等，书中也给出了切实可行的解决方案。这种以工程实践为导向的讲解方式，极大地提高了我的学习效率和解决实际问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容深度和广度上都给我留下了深刻的印象。它不仅仅是简单地罗列各种光电检测器件，而是深入剖析了这些器件的工作原理，并着重介绍了它们在不同领域的实际应用。我特别欣赏作者在介绍CCD和CMOS图像传感器时，详细讲解了像素结构、电荷传输机制、读出方式以及各自的优缺点，并且还对最新的技术发展趋势进行了展望，比如背照式、堆叠式CMOS等。书中对于光通信中的光电检测部分也进行了详尽的阐述，包括光电二极管、光电晶体管、雪崩光电二极管（APD）等在高频传输中的响应速度、量子效率和噪声特性。此外，书中还涉及了激光雷达、光谱分析、生物医学成像等前沿领域的光电检测技术，这些内容拓宽了我的视野，让我对光电技术的应用有了更全面的认识。书中附带的一些工程案例分析，更是将理论与实践紧密结合，让我在学习过程中能够更直观地理解技术细节。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度令人赞叹，它能够帮助读者建立起扎实的光电基础。书中对光与物质相互作用的物理学原理进行了细致的推导和讲解，例如光子吸收、载流子产生与复合、能带理论等。这些理论概念在后续的各个检测技术介绍中都有所体现，为理解器件的工作机理打下了坚实的基础。我特别喜欢书中关于量子效率和响应度的分析，这对于评估光电探测器的性能至关重要。作者通过严谨的数学推导，阐述了这些参数与材料性质、器件结构之间的关系。此外，书中对光电探测器的动态范围、响应时间、光谱响应范围等关键指标的定义和测量方法也进行了清晰的阐述。对于一些复杂的光电现象，比如光电导效应、光伏效应、光电倍增效应等，书中都给出了详细的物理模型和解释。这种深入的理论探讨，对于有志于从事光电技术研发的读者来说，无疑是非常宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验上来说，这本书的语言风格清晰明了，逻辑性强。虽然涉及的内容较为专业，但作者善于运用形象的比喻和生动的例子来解释抽象的概念，使得即使是初学者也能较好地理解。书中在介绍复杂的器件时，通常会先从其基本组成和工作原理讲起，然后再逐步深入到其特性和应用。这种循序渐进的讲解方式，避免了信息过载，让学习过程更加轻松愉快。我特别欣赏书中对于光学和电子学知识的有机结合，很多光电检测问题的解决，都需要同时考虑光学设计和电路实现。书中在这一方面的整合做得相当出色，让我能够更全面地理解一个完整的检测系统。此外，书中还提供了丰富的参考文献，方便读者进一步深入研究感兴趣的领域。整体而言，这是一本非常值得推荐的、内容充实且易于理解的光电检测技术教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计得相当精妙，章节之间的过渡自然流畅，从基础的光电原理娓娓道来，逐步深入到各种先进的检测技术。特别是对于各种探测器的物理机制、性能指标和应用场景的阐述，都做到了深入浅出。例如，在讲解半导体探测器时，作者详细介绍了PN结、PIN结的结构及其光电转换过程，并结合实际的硅、锗、InGaAs等材料特性，分析了它们在不同波段的应用优势。同时，书中还穿插了大量的实验数据和仿真结果，这对于我们理解理论知识的应用非常有帮助。我尤其喜欢其中关于噪声分析的部分，它系统地梳理了暗电流、热噪声、读出噪声等各种噪声源，并给出了降低噪声的有效方法，这对于提高检测系统的信噪比至关重要。书中对光学设计和系统集成方面的探讨也同样精彩，如何优化光学元件的设计，减少光路损耗，以及如何将探测器与后续的信号处理电路有效结合，都提供了非常实用的指导。