光電信息技術

前言

　　在信息科技領域，電子學在20世紀做出了巨大的貢獻，但由于其信息屬性的局限陛，使其無論在速度、容量還是在空間相容性上都受到很大限制。而光是生命的源泉，它為人類提供青山綠水的生活環(huán)境和豐富的衣食住行的資源，并使我們目睹五彩繽紛的世界。因此，光（光學）是人們獲取信息的最基本和最有效的手段之一，以光子或光波作為信息載體的光電信息技術則表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿兔黠@的優(yōu)越性。如在信息處理速度上，電子器件的響應時間最陜也只能達到10s，而光子器件則可達到10～10s，比電子器件快了10～10倍。并且，光子在通常隋況下互不干涉，具有并行處理信息的能力，在光計算中可大幅度提高信息的處理速度。此外，在存儲能力、傳播速度、抗干擾能力等很多方面，光子器件彌補了電子器件的很多不足。尤其光電信息技術在高技術戰(zhàn)爭中扮演著十分重要的角色，如在預警、監(jiān)視、偵察、觀察、瞄準、通信、精確打擊、作戰(zhàn)效果評估、電子對抗等方面都發(fā)揮了極其重要的作用，使作戰(zhàn)方式、部隊編制和后勤供應都發(fā)生了重大變化。因此，光電信息技術不僅全面繼承與兼容電子技術，而且具有微電子無法比擬的優(yōu)越性能與更廣闊的應用范圍，從而成為人類進人信息時代的具有巨大沖擊力的高新技術?！　」怆娦畔⒓夹g是由光學、光電子、微電子、微計算機、微材料等科學技術相結(jié)合而成的多學科綜合的高新技術，涉及光信息的輻射、探測、變換、傳輸、處理、存儲與顯示等眾多的內(nèi)容。它以極快的響應速度、極寬的頻寬、極大的信息容量、極高的存儲密度、極快的處理速度、極高的信息效率和分辨率，以及微型化、集成化等特點，推動著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，以適應現(xiàn)代信息社會以Tbiffs（1 Tbiffs=10 bit/s）為起點呈現(xiàn)超越摩爾定律的爆炸性增長的信息量的要求，從而使光電信息產(chǎn)業(yè)在市場的份額逐年增加。在發(fā)達國家，與光電信息技術相關產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值已占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的一半以上，對從業(yè)人員和人才的需求逐年增多，競爭力也越來越強。為適應現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，迫切需要培養(yǎng)一大批掌握光電信息技術的專門人才，也迫切需要普及光電信息技術方面的基礎知識，雖然不少高等學校相繼增設了光電信息類專業(yè)或院系，但現(xiàn)行出版的光電信息技術或光電技術等教材的信息流程的內(nèi)容不全、不新，而不能滿足目前光電信息方面人才的需求?；谶@樣的形勢，作者為滿足新增光電信息類專業(yè)的教學需求，在參考國內(nèi)外有關文獻資料與書籍，并借鑒以前所編教材《光電技術》、《光電檢測技術》、《光電檢測技術習題與實驗》及《光電信息實用技術》經(jīng)驗的基礎上編寫了本教材。　　本教材是作者在幾十年從事光電信息技術的教學和科研的實踐基礎上，按現(xiàn)代光電信息的整個流程編寫的，它著重講述光電信息的基本理論與整個信息流程的技術與方法。本教材主要供光電信息專業(yè)使用，但各章節(jié)相對獨立，便于光電相關專業(yè)根據(jù)不同教學要求的教學時數(shù)靈活選用。本書的特點是：內(nèi)容全、新、精，理論聯(lián)系實際，層次分明、深入淺出、覆蓋面廣，實用性強，參考價值高，并能給人創(chuàng)新啟示。本教材力求降低學習難度，提高實用價值，讀者只要具有大學物理和電子技術知識，就可學習本書內(nèi)容。并且，在掌握本書內(nèi)容后，基本有能力去接收日新月異的光電信息技術的新成果，不斷設計和開發(fā)光電信息技術應用的新產(chǎn)品。

內(nèi)容概要

　　《光電信息技術》的內(nèi)容是按光電信息技術產(chǎn)業(yè)對從業(yè)人員和人才的需求，對現(xiàn)代光電信息的整個流程，即光信息的拾取變換、檢測、傳輸、處理、存儲、顯示而編寫的?！豆怆娦畔⒓夹g》共分12章，包括：緒論；光電信息技術物理基礎，光輻射信息探測器件；光電成像器件；發(fā)光器件；光電信息檢測電路設計、數(shù)據(jù)采集與計算機接口；光電信息變換和檢測的技術與方法；光電信息傳輸技術；光電信息處理技術；光電信息存儲技術；光電信息顯示技術；光電信息技術的典型應用等。各章結(jié)尾附有豐富的習題與思考題，附錄提供了習題參考答案。《光電信息技術》配有免費電子教學課件?！　　豆怆娦畔⒓夹g》是在作者幾十年的教學和科研的實踐基礎上編寫的，著重講述光電信息的基本理論與整個信息流程的技術與方法。各章節(jié)相對獨立，可供光電信息工程相關專業(yè)根據(jù)不同教學要求和學時數(shù)靈活選用?！豆怆娦畔⒓夹g》具有如下特點：內(nèi)容全、新、精，理論聯(lián)系實際，深入淺出、覆蓋面廣，實用性強，參考價值高，并能給人創(chuàng)新啟示。　　《光電信息技術》可作為高等院校光電信息工程、光信息科學與技術、電子科學與技術、電子信息工程、通信工程、測控技術與儀器等光學類、電子類專業(yè)本科生、研究生的“光電信息電技術”、“光電檢測技術”課程教材，還可作為從事上述專業(yè)領域的技術工作人員培訓與參考用書。

作者簡介

　　雷玉堂，中國光電與安防技術專家、教授。研究方向為光電、安防與金融防偽。武漢測繪科技大學（現(xiàn)合并到武漢大學）光電專業(yè)創(chuàng)始人、光電技術教研室主任，現(xiàn)為武漢樂通光電等4家公司及高新技術研究所的總工程師、技術總監(jiān)與技術顧問，并受聘為多所高校光電院系、重點實驗室以及一些安防學院與商學院的兼職教授、客座教授、合作教授及博士生導師；中國光學學會光電技術專業(yè)委員會資深委員；中國儀器儀表學會光機電技術與系統(tǒng)集成分會理事；中國質(zhì)量工程學科技術委員會委員等。長期從事光電教學與科研，已編著的教材與專著有《光電檢測技術》、《光電信息實用技術》、《安全&光電》等11部；在國內(nèi)外學術會及刊物上共發(fā)表科技論文250多篇。

書籍目錄

第1章 光電信息技術物理基礎 1.1 光的基本性質(zhì)及其度量 1.1.1 光的基本性質(zhì) 1.1.2 光輻射的度量 1.2 半導體物理基礎 1.2.1 半導體的能帶 1.2.2 熱平衡載流子 1.2.3 非平衡載流子 1.2.4 載流子的運動 1.2.5 半導體對光的吸收 1.2.6 半導體的pn結(jié) 1.2.7 半導體與金屬的接觸 1.3 光輻射電效應 1.3.1 光電效應 1.3.2 熱電效應 習題與思考題 第2章 光輻射信息探測器件 2.1 光電發(fā)射型探測器件 2.1.1 光電發(fā)射材料 2.1.2 光電倍增管的結(jié)構(gòu)及原理 2.1.3 光電倍增管的主要特性參數(shù) 2.1.4 光電倍增管的工作電路 2.1.5 光電倍增管的使用要點 2.2 半導體光電導型探測器件 2.2.1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)及原理 2.2.2 幾種常用的光敏電阻 2.2.3 光敏電阻的特性參數(shù) 2.2.4 光敏電阻的特點、應用及使用要點 2.3 半導體光伏型探測器件 2.3.1 光電池 2.3.2 光敏二極管 2.3.3 pin光敏二極管 2.3.4 雪崩光敏二極管(apd) 2.3.5 光敏三極管 2.3.6 pv器件與pc器件的區(qū)別及使用要點 2.4 半導體組合型光電探測器件 2.4.1 象限探測器件 2.4.2 楔環(huán)探測器件 2.4.3 光電位置探測器件(psd) 2.4.4 半導體色敏探測器件 2.4.5 光電耦合器件 2.5 熱電偶與熱電堆 2.5.1 熱電偶 2.5.2 熱電堆 2.5.3 熱電偶與熱電堆的應用及使用要點 2.6 熱敏電阻 2.6.1 熱敏電阻的類型、結(jié)構(gòu)及原理 2.6.2 熱敏電阻的特性參數(shù) 2.6.3 熱敏電阻的參數(shù)選擇、應用及使用要點 2.6.4 幾種新型熱敏電阻 2.7 熱釋電探測器件 2.7.1 熱釋電探測器件的結(jié)構(gòu)與原理 2.7.2 熱釋電探測器件的類型 2.7.3 熱釋電器件的特性參數(shù) 2.7.4 熱釋電探測器對前置放大器的要求 2.7.5 熱釋電探測器的應用及使用要點 習題與思考題 第3章 光電成像器件 3.1 光電成像器件的類型與電視制式 3.1.1 光電成像器件的類型 3.1.2 電視掃描方式及制式 3.2 電荷耦合器件(ccd) 3.2.1 ccd的結(jié)構(gòu)及原理 3.2.2 ccd的輸入/輸出及外圍驅(qū)動電路 3.2.3 ccd的類型 3.2.4 ccd的特性參數(shù) 3.2.5 ccd的應用 3.3 cmos圖像傳感器 3.3.1 cmos圖像傳感器的結(jié)構(gòu)及原理 3.3.2 cmos圖像傳感器的特性參數(shù) 3.3.3 cmos圖像傳感器與ccd的比較 3.3.4 cmos攝像器件的應用 3.4 自掃描光電二極管陣列(sspa) 3.4.1 sspa的結(jié)構(gòu)及原理 3.4.2 sspa類型、信號讀出及放大電路 3.4.3 sspa與ccd的性能比較 3.5 接觸式圖像傳感器cis 3.5.1 cis的結(jié)構(gòu)及原理 3.5.2 cis與ccd的比較 3.5.3 cis的應用 3.6 直視型光電成像器件-變像管和像增強管 3.6.1 像管的結(jié)構(gòu)與工作原理 3.6.2 主要性能參數(shù) 3.6.3 像增強管的級聯(lián) 3.7 特種光電成像器件 3.7.1 紅外光電成像器件 3.7.2 紫外光電成像器件 3.7.3 x射線光電成像器件 習題與思考題 第4章 發(fā) 光 器 件 4.1 常用的普通光源 4.1.1 光源的基本特性參數(shù) 4.1.2 常用的普通光源 4.2 發(fā)光二極管(led) 4.2.1 led的結(jié)構(gòu)、原理及特點 4.2.2 led的主要特性參數(shù) 4.2.3 發(fā)光二極管的應用 4.3 固體環(huán)保照明光源——白光led 4.3.1 白光led的結(jié)構(gòu)與原理 4.3.2 白光led的特點及與現(xiàn)行照明光源的比較 4.4 高效節(jié)能平面分布式固態(tài)光源——oled燈 4.4.1 oled燈的結(jié)構(gòu)與原理 4.4.2 oled燈的特點及與現(xiàn)有光源的比較 4.5 激光器 4.5.1 激光的基本特征 4.5.2 激光的產(chǎn)生 4.5.3 氣、固、液體激光器 4.6 半導體激光器 4.6.1 半導體激光器的特點與分類 4.6.2 半導體激光器的主要特性參數(shù) 4.6.3 幾種典型的半導體激光器 4.6.4 半導體激光器的安全使用 4.7 光纖激光器 4.7.1 光纖激光器的結(jié)構(gòu)和原理 4.7.2 光纖激光器的特點與基本特性參量 4.7.3 幾種典型的光纖激光器 4.8 光子晶體激光器 4.8.1 光子晶體 4.8.2 光子晶體激光器 4.8.3 光子晶體光纖激光器 習題與思考題 第5章 光電信息探測電路設計、數(shù)據(jù)采集與計算機接口 5.1 光電信息輸入電路的設計 5.1.1 緩變光信號輸入電路的設計 5.1.2 交變光信號輸入電路的設計 5.2 光電信息探測電路頻率特性與低噪聲設計 5.2.1 光電信息探測電路的帶寬 5.2.2 光電探測電路頻率特性的設計 5.2.3 光電信息探測電路的低噪聲設計 5.3 光電信息低噪聲放大器的設計 5.3.1 放大器噪聲 5.3.2 低噪聲前置放大器的設計 5.3.3 低噪聲運算放大器的選用 5.3.4 光電探測器件和運算放大器的連接方法 5.4 光電信息的二值化與量化 5.4.1 光電信息的二值化處理 5.4.2 光電信息的量化處理 5.5 光電信息的數(shù)據(jù)采集與計算機接口 5.5.1 光電信號的二值化數(shù)據(jù)采集與計算機接口 5.5.2 線陣成像器件圖像數(shù)據(jù)采集與計算機接口 5.5.3 面陣成像器件圖像數(shù)據(jù)的采集與計算機接口 5.6 嵌入式系統(tǒng)視頻圖像的數(shù)據(jù)采集 5.6.1 嵌入式技術產(chǎn)品的特點 5.6.2 線陣ccd圖像數(shù)據(jù)的采集 5.6.3 面陣ccd圖像數(shù)據(jù)的采集 習題與思考題 第6章 光電信息變換和檢測的技術與方法 6.1 時變光信息的直接檢測技術 6.1.1 光信息的幅度檢測技術 6.1.2 光信息的頻率檢測技術 6.1.3 光信息的相位和時間檢測技術 6.2 時變光信息的調(diào)制檢測技術 6.2.1 光信息調(diào)制的基本原理與類型 6.2.2 光信息調(diào)制器 6.2.3 調(diào)制信號的解調(diào)技術 6.3 光學圖像的掃描檢測技術 6.3.1 掃描的基本原理與分類 6.3.2 圖像掃描技術 6.3.3 實體掃描技術 6.4 幾何變換的光電檢測方法 6.4.1 光電準直方法 6.4.2 光電測長方法 6.4.3 光電編碼方法 6.5 物理變換的光電檢測方法 6.5.1 光電干涉測量的技術方法 6.5.2 單頻光相干的條紋探測方法 6.5.3 雙頻光相干的差頻探測方法 6.5.4 差頻探測與直接探測法的比較 習題與思考題 第7章 光電信息傳輸技術 7.1 光纖傳輸技術 7.1.1 光纖與光纜 7.1.2 光纖的傳光原理 7.1.3 光纖的連接耦合技術 7.1.4 光纖傳輸系統(tǒng)的組成及特點 7.1.5 光纖傳輸系統(tǒng)的設計 7.2 無線光波傳輸技術 7.2.1 無線光波傳輸系統(tǒng)的特點 7.2.2 無線光波傳輸系統(tǒng)的組成及工作原理 7.2.3 無線光波傳輸技術的難點及其解決辦法 7.3 電線電纜傳輸技術 7.3.1 同軸電纜傳輸技術 7.3.2 雙絞線或雙芯線傳輸技術 7.4 無線電波傳輸技術 7.4.1 微波傳輸技術 7.4.2 無線移動視頻傳輸技術 習題與思考題 第8章 光電信息處理技術 8.1 光電信息處理的特征、內(nèi)容及方法 8.1.1 光電信息處理的特征、方法和目標 8.1.2 數(shù)字圖像分析的基本方法及處理的內(nèi)容 8.1.3 圖像處理的基本方法——像素處理 8.2 光學圖像處理 8.2.1 光學圖像處理的理論基礎和方法 8.2.2 相干光學信息處理 8.2.3 非相干光學信息處理 8.2.4 白光信息處理 8.3 光電圖像處理 8.3.1 光電圖像處理與光學圖像處理的比較 8.3.2 視頻標準 8.3.3 視頻圖像處理的特點與研究內(nèi)容 8.3.4 視頻濾波 8.3.5 視頻圖像的編碼壓縮 8.4 基于dsp的數(shù)字圖像處理 8.4.1 dsp及其系統(tǒng) 8.4.2 dsp處理系統(tǒng)的設計 習題與思考題 第9章 光電信息存儲技術 9.1 光盤存儲技術 9.1.1 光盤存儲的原理 9.1.2 光盤存儲的類型 9.1.3 光盤存儲器 9.2 全息存儲技術 9.2.1 全息存儲的原理 9.2.2 全息存儲的特點 9.2.3 全息存儲的應用 9.3 超高密度光電存儲技術 9.3.1 雙光子雙穩(wěn)態(tài)等三維數(shù)字存儲技術 9.3.2 電子俘獲存儲技術 9.3.3 光譜燒孔存儲技術 9.3.4 近場光學存儲技術 9.3.5 超高密度光電存儲技術的發(fā)展趨勢 9.4 其他存儲技術 9.4.1 半導體存儲技術 9.4.2 磁帶磁盤存儲技術 習題與思考題 第10章 光電信息顯示技術 10.1 crt顯示技術 10.1.1 黑白crt顯示技術 10.1.2 彩色crt顯示技術 10.1.3 crt顯示器的優(yōu)缺點 10.1.4 crt顯示器的發(fā)展趨勢及應用 10.2 lcd顯示技術 10.2.1 lcd的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 10.2.2 液晶顯示器的類型及比較 10.2.3 大尺寸tft液晶顯示屏 10.2.4 液晶顯示器的優(yōu)缺點 10.3 pdp顯示技術 10.3.1 pdp的結(jié)構(gòu)、原理與類型 10.3.2 交流pdp顯示板結(jié)構(gòu) 10.3.3 pdp顯示器的優(yōu)缺點 10.4 led陣列顯示屏技術 10.4.1 led顯示屏的結(jié)構(gòu)與原理 10.4.2 led顯示屏的特點與類型 10.4.3 led大屏幕顯示器 10.4.4 led大屏幕顯示器真彩實現(xiàn) 10.5 oled顯示技術 10.5.1 oled的基本結(jié)構(gòu)及其發(fā)光原理 10.5.2 oled的分類 10.5.3 oled的優(yōu)缺點 10.5.4 oled與tft-lcd的比較 10.6 其他顯示技術 10.6.1 硅基液晶顯示技術 10.6.2 數(shù)字微鏡器件顯示技術 10.6.3 光閥投影顯示技術 習題與思考題 第11章 光電信息技術的典型應用 11.1 激光測量技術 11.1.1 激光測距 11.1.2 激光多普勒測速 11.1.3 激光線徑的測量 11.1.4 激光熱軋帶鋼板形測量 11.2 微弱光電信息檢測技術 11.2.1 相關檢測 11.2.2 鎖相放大器 11.2.3 取樣積分器 11.2.4 光子計數(shù)系統(tǒng) 11.3 光纖傳感技術 11.3.1 光纖傳感概述 11.3.2 基于強度的光纖傳感器 11.3.3 基于相位的光纖傳感器 11.3.4 基于偏振的光纖傳感器 11.3.5 基于頻率(或波長)的光纖傳感器 11.3.6 光纖光柵型傳感器 11.3.7 多路復用和分布式光纖傳感器 11.4 視頻圖像檢測技術 11.4.1 視頻圖像檢測系統(tǒng)的分類及組成 11.4.2 一維尺寸視頻圖像測量 11.4.3 二維尺寸視頻圖像測量 11.4.4 三維尺寸視頻圖像測量 11.5 視頻監(jiān)控技術 11.5.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成 11.5.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設備 11.5.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的控制設備 11.5.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的終端設備 11.6 光譜測量技術 11.6.1 單色光的產(chǎn)生 11.6.2 傅里葉變換紅外光譜儀 11.6.3 用ccd檢測的光學多通道分析儀 習題與思考題 部分習題參考答案 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　波帶板圖案可以制作在光學平板玻璃的表面，但是由于光學平板玻璃表面的不平行，而使波帶板或成像的直線性受到破壞。因此，波帶板采用金屬薄板來制作是很理想的，這種制作方法是利用電化學工藝，在金屬薄板上形成透光孔而得到波帶板圖案?！　〔◣О逋腹鈳Щ蛘诠鈳У奈恢谜`差，可分為對稱誤差和非對稱誤差。對稱誤差只影響波帶板成像的質(zhì)量，而不影響成像的中心位置。因此，要使這個誤差不顯著影響準直測量的精度，在高精度準直測量中，波帶板制作的非對稱誤差應在0.02mm以內(nèi)。在準直測量中，安置波帶板需要設計特殊裝置，以使波帶板的中心和準直點相重合。例如，在大型機械的檢驗和安裝中，需要把波帶板安置到軸承孔中心來測定各軸承孔是否在一條直線上?！　。?）光電接收裝置采用光電接收裝置，可精確地確定波帶板成像的中心位置。由于點光源的發(fā)散和激光傳輸中大氣的吸收，波帶板成像的光強是比較弱的。因此，光電接收裝置的電子線路必須具有很高的放大倍率（通常是幾萬倍到幾十萬倍），才能使光電接收裝置達到很高的靈敏度。具有很高放大倍率的電子線路，除本身能穩(wěn)定地工作外，還要能很好地抗雜散光（太陽光和燈光）的干擾。要同時具備很高的接收靈敏度和很高的抗雜散光干擾的能力，可以采用調(diào)制光源及相應的帶有選頻放大的光電接收裝置。這種光電接收裝置電子線路的工作原理如圖6.3 6所示。由圖可見，光電接收裝置是由二象限的硅光電池（對于二維準直測量采用四象限硅光電池）作為光電轉(zhuǎn)換器。當波帶板形成的像射在硅光電池上時，光電池將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，兩個象限的電信號經(jīng)差動放大器、選頻放大器、交流放大器后，輸向相敏檢波器。同時，兩個象限的電信號在通過交流放大器后輸向觸發(fā)器，形成電壓幅度很大的矩形波而作為相敏檢波器的控制信號。相敏檢波后輸出的直流信號，經(jīng)直流放大和濾波后，由電壓指零表顯示。根據(jù)電表指針指示的方向和大小，可以移動硅光電池，直至電表指針到零位，這時硅光電池的中心就和波帶板的成像中心重合。電子線路的差動放大等放大器，可用運算放大器來實現(xiàn)。由于整個電子線路的放大倍率很高，因此要求差動放大等放大器有很高的共模抑制比。選頻網(wǎng)絡可采用雙T電橋，選頻放大器的中心頻率和光源的調(diào)制頻率相一致，這樣雜散光產(chǎn)生的交流信號被大大衰減，而測量信號得到放大。在直流放大和濾波電路中，裝有時間常數(shù)很大的積分電路，以克服由于大氣湍流引起的像點高頻漂移所帶來的接收困難?！　　?/pre>




編輯推薦
　　《光電信息技術》是按光電信息技術產(chǎn)業(yè)對從業(yè)人員和人才的需求，對現(xiàn)代光電信息的整個流程，即光信息的拾取變換、檢測、傳輸、處理、存儲、顯示而編寫的。《光電信息技術》共分11章，包括：物理基礎，探測、成像、發(fā)光器件，檢測電路設計、數(shù)據(jù)采集與計算機接口，光電信息變換和檢測的技術與方法，光電信息傳輸、處理、存儲、顯示技術及典型應用等。各章結(jié)尾附有豐富的習題與思考題，附錄提供了習題參考答案。并配有免費電子教學課件。 《光電信息技術》可作為光電信息工程、光信息科學與技術、電子科學與技術、電子信息工程、通信工程、測控技術與儀器、安防監(jiān)控等光學類、電子類專業(yè)的本科生、研究生的教材用書，以及從事上述專業(yè)領域的技術工作人員培訓與參考用書?！　　豆怆娦畔⒓夹g》特點：　　著重講述光電信息的基本理論與整個信息流程的技術與方法　　內(nèi)容全、新、精，深入淺出、覆蓋面廣，實用性強，參考價值高　　各章節(jié)相對獨立，可供相關專業(yè)根據(jù)不同教學要求和學時數(shù)靈活選用　　《光電信息技術》中含有豐富習題及習題參考答案，并配有免費電子教學課件





圖書封面






評論、評分、閱讀與下載



還沒讀過(77)
勉強可看(559)
一般般(953)
內(nèi)容豐富(3954)
強力推薦(324)


 


    光電信息技術 PDF格式下載