緒論1

第1章 輻射度和光度學基礎14

1.1 輻射度學量與光度學量14
1.1.1 輻射度學的基本概念14
1.1.2 輻射度的基本物理量16
1.1.3 光度的基本物理量18
1.1.4 熱輻射的基本物理量20
1.2 輻射度學與光度學中的基本定律21
1.2.1 基爾霍夫(Kirchhoff)定律21
1.2.2 朗伯(J. H. Lambert)余弦定律24
1.2.3 距離平方反比定律25
1.2.4 普朗克（Planck）定律27
1.2.5 斯蒂芬玻耳茲曼(StefanBoltzmann)定律32
1.2.6 維恩位移定律34
1.3 輻射能的傳輸基礎34
1.3.1 輻射能傳輸的幾何光學基礎35
1.3.2 輻射能傳輸的波動光學基礎38
1.3.3 輻射能在傳輸中的損失39
1.3.4 輻射在大氣中的傳輸41
1.3.5 輻射在介質中的傳輸45
1.3.6 輻射在光波導中的傳輸50

習題57
參考文獻59

第2章 光電信息轉換的物理基礎60

2.1 能帶理論60
2.1.1 能帶圖 60
2.1.2 半導體統計學63
2.1.3 本征半導體與雜質半導體66
2.1.4 簡併與非簡併半導體69
2.1.5 外加電場中的能帶圖70
2.1.6 直接帶隙半導體與間接帶隙半導體71
2.2 非平衡態下的載流子74
2.2.1 產生與復合74
2.2.2 非平衡載流子壽命τ75
2.2.3 陷阱效應75
2.2.4 載流子的輸運——擴散與漂移76
2.2.5 半導體對光的吸收78
2.3 PN結80
2.3.1 PN結原理80
2.3.2 PN結能帶圖90
2.4 半導體異質結與肖特基勢壘92
2.4.1 半導體異質結92
2.4.2 肖特基勢壘95
2.5 光電效應97
2.5.1 光電導效應97
2.5.2 光生伏特效應103
2.5.3 光電發射效應105
2.5.4 溫差電效應 108
2.5.5 熱釋電效應109
2.5.6 光子牽引效應110

習題110
參考文獻111

第3章 光電成像系統基礎112

3.1 光學元器件112
3.1.1 透鏡元器件（成像）112
3.1.2 反射元器件(改變光的方向)120
3.1.3 其他元器件125
3.2 典型光學元件的物像關系128
3.2.1 幾何光學的基本定律128
3.2.2 球面反射鏡和透鏡128
3.2.3 非球面鏡136
3.3 光學系統的參數139
3.3.1 光闌和光瞳139
3.3.2 相對孔徑和f/數140
3.3.3 視場和視場角141
3.4 像差簡介141
3.5 光輻射的調制149
3.5.1 調制的基本原理149
3.5.2 調制信號的頻譜151
3.5.3 調制盤155
3.5.4 光柵莫爾條紋調制158
3.5.5 電光調制162
3.5.6 聲光調制166

習題169
參考文獻170

第4章 光源與光電探測器171

4.1 光電信息技術中常用的光源171
4.1.1 光源的基本特性參數171
4.1.2 熱輻射源 174
4.1.3 氣體放電光源177
4.1.4 發光二極管182
4.1.5 激光器191
4.2 光電探測器的性能參數與噪聲196
4.2.1 光電探測器的性能參數196
4.2.2 光電探測器的噪聲201
4.3 光子探測器203
4.3.1 光電子發射探測器204
4.3.2 光電導探測器206
4.3.3 光伏探測器211
4.3.4 其他光子探測器簡介218
4.4 熱探測器220

習題227
參考文獻230

第5章 光信息存儲技術與光盤231

5.1 光盤及存儲類型231
5.1.1 光盤存儲類型231
5.1.2 光盤存儲的特點232
5.2 只讀存儲光盤232
5.2.1 ROM光盤存儲原理232
5.2.2 ROM光盤主盤與副盤制備233
5.2.3 ROM光盤“2P”的復制234
5.3 一次寫入光盤235
5.3.1 一次寫入方式235
5.3.2 寫/讀光盤對存儲介質的基本要求235
5.3.3 WORM光盤的存儲原理237
5.4 可擦重寫光盤238
5.4.1 可擦重寫相變光盤的原理239
5.4.2 可擦重寫磁光光盤存儲243
5.5 光盤襯盤材料245
5.5.1 光盤規格245
5.5.2 襯盤材料的選擇246
5.6 光信息存儲新技術247
5.6.1 持續光譜燒孔和三維光信息存儲249
5.6.2 電子俘獲光存儲技術250
5.6.3 全息信息存儲252
5.6.4 光致變色存儲258

習題260
參考文獻260

第6章 光電成像器件261

6.1 光電成像器件的基本特性261
6.1.1 光電成像器件的基本特性261
6.2 光電成像原理與電視攝像制式268
6.2.1 光電成像原理268
6.2.2 電視制式269
6.3 真空攝像管271
6.3.1 氧化鉛視像管的結構271
6.3.2 其他視像管的靶結構簡介272
6.3.3 攝像管的性能參數272
6.4 電荷耦合器件（CCD）275
6.4.1 電荷存儲275
6.4.2 電荷耦合277
6.4.3 電荷的注入和檢測278
6.4.4 CCD的特性參數281
6.4.5 電荷耦合攝像器件283
6.5 變像管和像增強管289
6.5.1 典型結構與工作原理289
6.5.2 性能參數290
6.5.3 像增強管的級聯291

習題295
參考文獻295

第7章 光電顯示技術296

7.1 陰極射線管296
7.1.1 基本結構與工作原理296
7.1.2 主要單元297
7.1.3 CRT顯示器的驅動與控制299
7.1.4 彩色CRT302
7.1.5 CRT的特點及應用306
7.2 液晶顯示307
7.2.1 液晶的基本知識307
7.2.2 扭曲向列型液晶顯示（TNLCD）311
7.2.3 超扭曲向列型液晶顯示（STNLCD）315
7.2.4 有源矩陣液晶顯示器件（AMLCD）317
7.3 等離子體顯示320
7.3.1 氣體放電基本知識321
7.3.2 單色等離子體顯示322
7.3.3 彩色等離子體顯示325
7.4 場致發光顯示327
7.4.1 LED與無機LED327
7.4.2 OLED328
7.4.3 高場電致發光顯示330
7.5 其他顯示技術332
7.5.1 投影顯示332
7.5.2 真空熒光顯示333
7.5.3 電致變色顯示334
7.5.4 電泳顯示334
7.6 展望335

習題336
參考文獻336

第8章 光電探測方式與探測系統337

8.1 雙元探測方式337
8.1.1 雙元探測方式337
8.2 四象限探測方式340
8.3 光機掃描探測方式345
8.4 線陣器件的探測方式349
8.4.1 輸出二進像信號的工作方式350
8.4.2 輸出灰度像的工作方式353
8.5 光學視覺傳感器354
8.5.1 被動三維傳感器354
8.5.2 主動三維傳感器355
8.6 直接探測系統358
8.6.1 系統類型358
8.6.2 光電探測系統的指標360
8.6.3 直接探測系統361
8.6.4 直接探測系統的作用距離364
8.6.5 直接探測系統的視場369
8.7 相干探測方法373
8.7.1 相干探測原理374
8.7.2 相干探測的特點376
8.7.3 相干探測的空間條件和頻率條件379