本書根據教育部光電信息科學與工程教學指導分委員會課程基本要求編寫，是光電信息科學與工程類專業卓越工程師培育計劃教材、***特色專業教材、精品資源共享課同步教材。以激光的產生、傳輸、調制、探測、成像和顯示為主線，體現光源激光化、傳輸波導化、手段電子化和處理光學化，較繫統的介紹信息光電子技術的基本概念、基本原理、性能指標和技術應用。本書共6章，主要內容包括：輻射度學和光度學、激光產生的物理基礎及其工程應用；激光束在大氣、電光晶體、聲光晶體、光纖等介質中傳播規律和特性，以及相關技術與應用；激光束的電光、聲光、磁光調制原理、結構、參數和技術特性；光電探測器件的物理效應、原理、結構和特性，以及技術應用；光電成像的基本概念、原理、結構和綜合特性，以及工程應用；光電顯示的基本原理、性能參數和顯示器技術等。本書提供配套教學大綱、考試大綱、電子課件、章節練習及期末考試模擬試題、光電科技視頻、成功課程設計案例等。

目 錄

第1章光輻射與激光器 （1）
1．1光輻射 （1）
1．1．1電磁波譜 （1）
1．1．2光輻射 （2）
1．1．3 熱輻射的基本定律 （3）
1．2輻射度量與光度量 （5）
1．2．1輻射度量 （6）
1．2．2光度量 （7）
1．2．3光度量和輻射度量的關繫 （10）
1．3激光基本原理 （11）
1．3．1光子的基本性質 （11）
1．3．2激光產生的物理基礎 （12）
1．4典型激光器及其應用 （17）
1．4．1激光器的種類 （17）
1．4．2固體激光器 （19）
1．4．3氣體激光器 （20）
1．4．4半導體激光器 （21）
1．4．5光纖激光器 （22）
1．4．6激光特性 （23）
光電科學家與諾貝爾獎 （24）
工程與技術案例 （25）
練習題 （27）
第2章光束的傳播 （30）
2．1光在大氣中的傳播 （30）
2．1．1大氣傳輸 （30）
2．1．2湍流效應 （33）
2．2光在電光晶體中的傳播 （35）
2．2．1電光效應 （35）
2．2．2相位延遲 （37）
2．3光在聲光晶體中的傳播 （43）
2．3．1聲光效應 （43）
2．3．2聲光衍射 （45）
2．4光在磁光介質中的傳播 （48）
2．4．1磁光效應 （48）
2．4．2磁光偏振 （48）
2．5光在光纖中的傳播 （51）
2．5．1弱導條件 （51）
2．5．2階躍型光纖中光的傳播 （52）
2．5．3梯度型光纖中子午光線的傳播 （54）
2．5．4光束在光纖波導中的衰減和色散特性 （54）
2．6光在非線性介質中的傳播 （57）
2．6．1介質的非線性電極化 （57）
2．6．2光學變頻效應 （57）
2．6．3強光引起介質折射率變化 （60）
光電科學家與諾貝爾獎 （62）
工程與技術案例 （63）
練習題 （64）
第3章光束的調制與掃描技術 （67）
3．1調制原理 （67）
3．1．1幅度調制 （68）
3．1．2角度調制 （68）
3．1．3光強調制 （70）
3．1．4脈衝調制 （70）
3．1．5數字調制 （71）
3．2電光調制 （73）
3．2．1強度調制 （73）
3．2．2角度調制 （77）
3．3聲光調制 （78）
3．3．1工作原理 （79）
3．3．2調制參量 （79）
3．3．3聲光匹配 （81）
3．4磁光調制 （82）
3．4．1工作原理 （82）
3．4．2光強調制 （82）
【小故事】 （83）
3．5內調制 （83）
3．5．1LD調制原理 （83）
3．5．2LED調制特性 （84）
3．5．3模/數調制 （85）
光電科學家與諾貝爾獎 （86）
工程技術案例 （86）
練習題 （87）
第4章光電探測技術 （90）
4．1物理效應 （90）
4．1．1外光電效應 （91）
4．1．2內光電效應 （93）
4．1．3光熱效應 （94）
4．1．4光電轉換定律 （96）
4．2技術參數 （96）
4．2．1靈敏度 （97）
4．2．2量子效率 （98）
4．2．3通量閾 （99）
4．2．4噪聲等效功率 （100）
4．2．5歸一化探測度 （100）
4．3光敏電阻 （101）
4．3．1工作原理 （101）
4．3．2技術特性 （102）
4．4光電池 （107）
4．4．1工作原理 （107）
4．4．2技術特性 （107）
4．4．3太陽能電池 （110）
4．5光電二極管 （114）
4．5．1Si光電二極管 （114）
4．5．2PIN硅光電二極管 （119）
4．5．3雪崩光電二極管 （120）
4．6光電三極管 （123）
4．6．1光照特性 （123）
4．6．2光譜特性 （124）
4．6．3伏安特性 （124）
4．7光電掃描技術 （125）
4．7．1機械掃描 （125）
4．7．2微機掃描 （126）
4．7．3電光數字式掃描 （129）
光電科學家與諾貝爾獎 （130）
工程技術案例 （131）
練習題 （134）
第5章光電成像技術 （138）
5．1工作原理 （138）
5．1．1CCD結構與原理 （139）
5．1．2CCD技術參數 （144）
5．1．3CMOS結構與原理 （147）
5．1．4IRFPA結構與原理 （149）
5．2光電成像原理 （153）
5．2．1基本結構 （153）
5．2．2技術參數 （154）
5．3紅外成像技術 （155）
5．3．1性能參數 （155）
5．3．2空間分辨率 （156）
5．3．3溫度分辨率 （159）
5．4夜視技術 （160）
5．4．1微光像增強器的工作原理與性能參數 （160）
5．4．2微光攝像CCD器件的工作原理 （165）
光電科學家與諾貝爾獎 （166）
工程技術案例 （167）
練習題 （169）
第6章顯示技術 （171）
6．1陰極射線管 （171）
6．1．1黑白顯像管 （171）
6．1．2彩色顯像管 （173）
6．2液晶顯示 （177）
6．2．1液晶光學性質 （177）
6．2．2扭曲向列型液晶顯示 （180）
6．2．3液晶顯示器的技術參數 （182）
6．3等離子體顯示 （183）
6．3．1發光原理 （184）
6．3．2單色顯示技術 （184）
6．3．3彩色顯示技術 （186）
6．4電致顯示技術 （187）
6．4．1發光二極管顯示原理與技術 （187）
6．4．2有機發光二極管顯示技術 （187）
光電科學家與諾貝爾獎 （188）
工程技術案例 （189）
練習題 （190）
模擬練習題1 （193）
模擬練習題2 （196）
模擬練習題3 （199）
綜合練習題4 （201）
綜合練習題5 （203）
光電子技術專業術語 （206）
參考文獻 （215）

第2版前言

光電子技術作為國家信息產業的基礎技術之一，在通信網絡、新能源、醫療健康、先進制造、測量、信息存儲顯示及國防等多個領域應用，體現了當前我國正在實施的“一帶一路”、“軍民融合”、“中國制造2025”、“互聯網+”和“智慧城市”等發展戰略，適應產業結構調整、轉換和升級的客觀需要，已成為推動國民經濟增長的重要部分，並引領著生活方式和社會結構的變化。

光電子器件是光電子技術的必然產物，是現代信息基礎設施（整機、繫統和網絡）和各種新型應用的重要核心之一，其技術水平和產業能力已經成為衡量一個國家綜合實力和國際競爭力的重要標志。

光電子科學、技術、工程與產業的發展最關鍵要素之一的是人纔。本書力求全面地介紹光電子技術的基本理論和基礎應用，內容上緊扣當前光電產業發展前沿，以激光光源、光的傳輸、調制、探測、成像和顯示為主線，體現光源的激光化、傳輸的波導化、手段的電子化和處理的光學化特征。

從基礎知識點上，較全面地介紹光輻射度學和光度學、激光原理、光的傳播、調制、探測、成像和顯示等方面的基本概念、原理和性能參數，並列舉一些相應的例子和技術案例。

從O2O教育上，配套較全面的教學大綱、授課計劃、考試大綱、教學教案、課程課件、章節習題、技術案例分析與延伸、模擬試題等相關內容，便於自學、少學時等人群學習和使用。可通過華信教育資源網（http://www.hxedu.com.cn）注冊下載。

本書由西南科技大學周自剛和內蒙古工業大學胡秀珍編著，其中胡秀珍負責第1、4和6章的編寫工作，周自剛負責第2、3和5章的編寫工作。本書參考了國內外近年出版的專著、文獻和教材。在此，一並向前輩和同行們表示衷心的感謝。

因編著者水平有限，誤漏之處在所難免，懇請讀者批評指正。

作 者

2017年8月

前 言

隨著微電子技術、計算機技術和激光技術的飛速發展，帶來了巨大能量和信息容量，具有高速、並行傳輸與處理的時代已到來，向人們展示著——21世紀是光子與電子交相輝映的全新時代。

光電子技術正是由電子技術和光子技術互相滲透、優勢結合而產生的，包括光電子信息技術和光電子能量科學技術。光電子技術在現代科技、經濟、軍事、文化、生活等領域發揮著極其重要的作用，以此為支撐的光電子產業是世界上爭相發展的支柱產業，是競爭激烈、發展最快的高科技產業的主力軍。

決定光電子科學、技術、工程與產業發展的最關鍵要素是人纔。本書是國家級特色專業——光電信息科學與工程專業學位課程教材，也是國家級光電卓越工程師培養計劃的工程實踐配套教材。本書力求全面地介紹光電子技術的理論和應用基礎，內容緊扣當前光電產業發展前沿，以激光光源、光的傳輸、調制、探測、成像和顯示等為主線，體現光源的激光化、傳輸的波導化、手段的電子化和處理的光學化特征。

本書在光信息的調制、光電探測及成像技術、光電顯示技術等方面案例豐富，特別列舉了相關效應（如電光等效應）的現像、探測技術的特性等。本書在知識體繫上，以培養學生實踐與創新能力作為重要的內容，注重對學生探索精神、科學思維、實踐能力、創新能力的培養。每章提供重點知識的工程技術應用案例，以激發學生主動學習、主動實踐的熱情。

本書在結構順序上，主要包括激光、光傳輸、光調制、光探測、光成像、光顯示、光電器件案例等，較繫統地介紹光電子基礎、常見光電子器件的原理、結構、應用技術和新的發展。本書配套教學大綱、授課計劃、考試大綱、教案、課件、章節練習、光電工程技術案例、模擬試題等部分，請通過華信教育資源網www.hxedu.com.cn注冊下載，或掃描書上的二維碼在線觀看案例視頻（建議在Wi-Fi環境下使用）。

本書由西南科技大學周自剛主編，範宗學負責每章節的基礎知識內容部分撰寫，馮傑負責章節例題分析、工程技術案例和配套練習及答案的編寫。本書參考了大量國內外近年來出版的專著、文獻和教材，在此特向前輩和同行們一並表示衷心的感謝！

因編著者水平有限，書中難免存在疏漏和錯誤之處，懇請各位讀者指正。

作 者

中國科技城?綿陽