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第1章 光信息源及其特性、光辐射的度量1

1.1光的特性1

1.1.1光的波动性1

1.1.2光的粒子性3

1.1.3平面光波的能量与能流密度矢量4

1.1.4光的波粒二象性4

1.2光辐射的度量5

1.2.1光谱光视效率5

1.2.2常用的光度量和辐射度量5

1.3辐射传播的几个基本定律7

1.3.1照度的余弦定律和朗伯辐射表面辐射强度的余弦定律8

1.3.2亮度守恒定律9

1.3.3照度的距离平方反比定律10

1.4光信息源及其特性11

1.4.1光源的基本特性参数11

1.4.2热辐射与黑体辐射定律14

1.4.3自然辐射源——太阳、天空16

1.4.4激光光源及其特点18

参考文献24

习题25

第2章 二维线性时、空不变系统分析26

2.1二维线性时、空不变系统26

2.1.1二维线性系统的定义26

2.1.2脉冲响应和叠加积分26

2.2二维傅里叶变换27

2.2.1二维傅里叶变换的定义及存在条件27

2.2.2可分离变量函数的傅立叶变换28

2.2.3具有圆对称函数的二维傅里叶变换——傅里叶-贝塞尔变换28

2.2.4二维傅里叶变换定理29

2.2.5常用函数和二维傅里叶变换31

2.3二维线性空不变系统：传递函数34

2.4二维抽样理论35

2.4.1函数的抽样35

2.4.2从抽样信号中恢复原函数36

2.4.3空间-带宽积38

参考文献38

习题39

第3章 光波在自由空间和波导中的传播41

3.1球面波和平面波的复振幅表示41

3.1.1球面波的复振幅表示41

3.1.2平面波的复振幅表示43

3.2平面波的角谱及角谱的传播44

3.2.1平面波的空间频率44

3.2.2平面波的角谱及其物理解释45

3.2.3平面波角谱的传播46

3.2.4衍射孔径对角谱的效应49

3.3用角谱理论推导光在自由空间的传播49

3.3.1标量衍射的推导及直观解释49

3.3.2菲涅耳衍射公式50

3.3.3夫琅禾费衍射与傅里叶变换51

3.4光波在光波导中的传播51

3.4.1基于几何光学的光纤维导光原理52

3.4.2基于光的波动光学的波导导光理论54

3.4.3光纤中的衰减59

3.4.4单模光纤的横模59

3.4.5单模光纤的色散61

参考文献64

习题64

第4章 光电信息转换原理及器件66

4.1光电信息转换的物理基础—能带理论66

4.1.1晶体中电子的共有化运动导致原子的能级分离，形成能带66

4.1.2能带结构67

4.1.3本征半导体、掺杂半导体的能带67

4.2半导体中的载流子浓度69

4.2.1能级密度69

4.2.2费米能级和电子占据率70

4.2.3平衡载流子浓度70

4.2.4本征半导体中的载流子浓度72

4.2.5掺杂半导体的载流子浓度72

4.2.6半导体中的非平衡载流子73

4.3半导体光电效应77

4.3.1光电导效应78

4.3.2 p-n结光生伏特效应81

4.3.3光电子发射效应83

4.4常用光电信息转换器件85

4.4.1光电信息转换器件的主要参数85

4.4.2光电发射器件87

4.4.3光电导器件89

4.4.4半导体结型器件90

4.4.5电荷耦合器件（CCD）98

4.4.6光电信息转换器件的部分性能比较102

参考文献103

习题103

第5章 光信息调制技术104

5.1光调制的概念和基本原理104

5.1.1光调制的概念及其分类104

5.1.2光信号的调制原理104

5.1.3实现光调制的几种效应109

5.2光信号的调制常用技术111

5.2.1直接调制和间接调制111

5.2.2光强度调制技术112

5.2.3光相位调制技术114

5.2.4频率和波长的调制技术117

5.2.5光偏振调制119

5.3空间光调制技术121

5.4基于光栅衍射的光的调制129

参考文献132

习题132

第6章 光学成像系统的传递函数133

6.1透镜的傅里叶变换133

6.1.1透镜的相位变换作用133

6.1.2透镜的傅里叶变换性质134

6.2光的时、空相干性理论138

6.2.1互相干函数与复相干度，交叉谱密度函数138

6.2.2光场自相干函数（）和复自相干度142

6.2.3准单色条件下光场的互强度J和复相干因子143

6.2.4相干时间、相干长度、相干面积143

6.3成像系统的一般分析145

6.3.1透镜的点扩散函数PSF （Point Spread Function）145

6.3.2衍射受限成像系统的点扩散函数-用光瞳函数代替透镜的孔径函数148

6.4衍射受限系统的相干传递函数（CTF）151

6.4.1相干照明衍射受限系统的物像关系151

6.4.2衍射受限系统相干传递函数152

6.5衍射受限成像非相干系统的传递函数153

6.5.1非相干成像系统的光学传递函数（OTF）153

6.5.2光学传递函数（OTF）与相干传递函数CTF的关系156

6.5.3衍射受限的成像系统OTF156

6.6准单色光照明下衍射受限光学系统的部分相干传递函数159

6.6.1准单色光的传播和衍射159

6.6.2薄透明物体对互强度的调制160

6.6.3部分相干光的衍射160

6.6.4范西特-策尼克定理（Vancittert-Zernike）162

6.6.5部分相干场中透镜的傅里叶变换性质165

6.6.6准单色光照明的光学成像系统的传递函数166

6.7像差对传递函数的修正169

参考文献171

习题171

第7章光信息处理技术174

7.1空间滤波174

7.1.1阿贝（Abbe）成像理论174

7.1.2阿贝-波特（Abbe-Porter）实验175

7.1.3空间滤波系统175

7.2相干光学信息处理178

7.2.1相干光学滤波系统179

7.2.2空间滤波的傅里叶分析180

7.2.3空间光学滤波器的类型183

7.2.4光学系统补偿滤波器186

7.2.5几种相干处理技术187

7.3非相干光学处理及其应用189

7.3.1相干与非相干光学处理主要差异190

7.3.2图像的相乘和积分192

7.3.3非相干光学相关与卷积处理193

7.3.4基于衍射的非相干光学处理196

7.3.5基于非相干的多通道并行处理198

参考文献199

习题199

第8章 光电信息的存储与显示201

8.1磁存储技术201

8.1.1磁存储的特点201

8.1.2磁存储原理202

8.1.3磁存储系统的基本结构202

8.1.4磁存储的存储方式205

8.1.5硬盘的存储原理205

8.2光存储技术206

8.2.1光盘存储206

8.2.2光全息存储213

8.3半导体存储技术218

8.3.1半导体存储器特点218

8.3.2半导体存储器的分类219

8.3.3半导体存储器的基本结构和组成221

8.3.4快闪存储器（F1ash Memoty）223

8.4显示器的结构、分类及其性能比较225

8.4.1显示器的功能、性能、基本结构和分类226

8.4.2显示器件基本特性的比较229

8.5典型显示器的工作原理和基本技术229

8.5.1液晶显示器（LCD）229

8.5.2单晶硅反射式液晶（LCOS ）技术236

8.5.3等离子体显示器（PDP）239

参考文献243

习题244

第9章 典型光电信息系统245

9.1人眼屈光度光电测试系统245

9.1.1屈光度光学测量原理245

9.1.2眼底图像信息的采集与处理246

9.1.3眼底图像信息的采集与处理结果247

9.2高能X—射线计算机层析光电成像系统247

9.2.1 X射线的计算层析（CT）原理247

9.2.2高能X—射线CT光电成像系统的构成249

9.2.3疵病检测实例251

9.3基于光栅衍射的窄脉冲激光光电告警系统252

9.3.1激光光电告警系统的总体结构252

9.3.2基于光栅衍射的窄脉冲激光波长和方向探测原理253

9.3.3干涉条纹的实时采集与处理254

9.3.4样机及其技术指标255

9.4弹丸飞行速度的光电测试技术256

9.4.1光电测速靶的基本原理及组成256

9.4.2光电靶的类型257

9.5基于黑体辐射的瞬态高温测量及校准技术259

9.5.1蓝宝石光纤瞬态表面高温技术259

9.5.2瞬态表面温度动态校准仪264

9.6基于气体特征光谱吸收的瓦斯浓度光电监测系统267

9.6.1瓦斯浓度光谱检测的基本原理267

9.6.2差分吸收检测系统269

9.6.3波长调制检测系统270

参考文献277

习题279

附录A现代光电信息技术与应用信息源280

附录B光电信息技术汉英名词术语对照282

附录C缩略词289