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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 发展简史3

1.3 主要研究对象和内容11

1.4 光电辐射基本概念和规律14

参考文献16

第2章 辐射源19

2.1 基本辐射源19

2.1.1 分类及特点19

2.1.2 黑体辐射源23

2.1.3 非相干辐射源27

2.1.4 地球及近地辐射源29

2.1.5 宇宙空间辐射35

2.2 目标辐射特性40

2.2.1 基本概念40

2.2.2 有动力目标辐射源42

2.3 激光辐射源45

2.3.1 基本要求46

2.3.2 光束特性47

2.3.3 气体激光器53

2.3.4 固体激光器53

2.4 半导体激光器56

2.4.1 基本原理56

2.4.2 基本特性59

2.4.3 半导体二极管激光器的特殊问题63

2.5 新型半导体激光器66

2.5.1 “半导体能带裁剪工程”（半导体能带工程）概念66

2.5.2 分布反馈激光器和布喇格反射激光器67

2.5.3 异质结激光器68

2.5.4 量子阱激光器70

2.5.5 垂直腔面发射激光器72

2.6 二极管激光泵浦固体激光器75

2.7 激光集成模块组件81

2.7.1 概述81

2.7.2 可调激光发射模块82

2.7.3 激光收发模块83

2.7.4 光孤子激光模块84

参考文献85

第3章 探测器87

3.1 分类谱系87

3.2 特性参数89

3.2.1 响应率91

3.2.2 信噪比92

3.2.3 探测率或归一化探测率93

3.3 热敏型探测器94

3.3.1 热敏电阻95

3.3.2 温差电探测器97

3.3.3 热释电探测器99

3.4 光子探测器102

3.4.1 外光电效应探测器103

3.4.2 内光电效应探测器107

3.4.3 半导体光电二极管112

3.4.4 特种半导体光电二极管116

参考文献129

第4章 微型辐射源和探测器131

4.1 基本概念和知识131

4.1.1 基本概念131

4.1.2 微系统和微光学研究对象135

4.1.3 微光机电系统基本效应136

4.1.4 微光机电系统基本理论概述138

4.2 微光机电系统关键技术145

4.2.1 微电子机械系统技术145

4.2.2 互补金属氧化物半导体技术147

4.2.3 光刻电铸注塑工艺148

4.2.4 绝缘硅技术149

4.2.5 二元光学技术150

4.2.6 专用集成电路应用软件技术151

4.2.7 自由空间微光机电集成技术152

4.2.8 纳米光子学152

4.3 微光学阵列153

4.3.1 微透镜阵列153

4.3.2 微光栅阵列158

4.4 阵列辐射源161

4.4.1 高功率光纤激光器线阵161

4.4.2 LED发光二极管矩阵161

4.4.3 LED信号处理及显示的集成阵列模块162

4.4.4 阵列二极管激光器163

4.5 阵列热探测器168

4.5.1 热敏型阵列探测器168

4.5.2 非致冷热探测器171

4.6 阵列光电探测器172

4.6.1 基本概念172

4.6.2 基本特性173

4.6.3 噪声与极限特性175

4.6.4 性能评价标准177

4.6.5 典型阵列光电探测器179

4.7 电荷耦合器件181

4.7.1 器件结构182

4.7.2 输出特性183

4.7.3 沟道效应185

4.7.4 特性参数186

4.7.5 特殊问题189

4.8 光纤激光器和探测器190

4.8.1 光纤激光器191

4.8.2 光纤探测器194

参考文献197

第5章 探测原理199

5.1 基本概念199

5.1.1 基本框图和功能199

5.1.2 视觉成像200

5.2 基本原理与特性202

5.2.1 作用距离方程202

5.2.2 作用距离方程和背景影响204

5.2.3 探测概率和虚警概率205

5.2.4 一般特性208

5.2.5 灵敏度、分辨力和传递函数209

5.2.6 系统信噪比215

5.2.7 系统设计原则217

参考文献217

第6章 红外探测系统219

6.1 测温测辐射系统219

6.2 搜索与跟踪系统222

6.2.1 搜索222

6.2.2 跟踪223

6.3 遥感系统与航天探测器224

6.3.1 遥感平台225

6.3.2 探测系统226

6.3.3 空间望远镜227

6.3.4 宇宙探测器232

6.4 红外热成像系统234

6.4.1 基本结构235

6.4.2 基本原理235

6.4.3 性能评价240

6.5 阵列探测器红外热成像系统245

6.5.1 结构与特点245

6.5.2 多元阵列探测器的应用246

6.5.3 多元阵列探测器的扫描方式247

6.5.4 前视红外系统简介249

6.6 焦平面凝视阵列探测器成像250

6.6.1 单元及线列和4N小阵列热释电扫描成像250

6.6.2 热释电摄像管成像252

6.6.3 焦平面凝视成像254

6.6.4 CCD成像系统257

6.7 紫外、双色探测和多光谱成像262

6.7.1 紫外探测263

6.7.2 多光谱成像267

参考文献269

第7章 激光雷达270

7.1 引言270

7.2 激光雷达方程272

7.2.1 标准形式272

7.2.2 特殊形式273

7.2.3 能量形式277

7.3 探测原理278

7.3.1 基本概念278

7.3.2 背景噪声279

7.3.3 信噪比279

7.3.4 噪声因子282

7.3.5 等效噪声功率283

7.4 优化原理284

7.4.1 系统信噪比优化284

7.4.2 系统效率优化285

7.5 探测概率和虚警概率287

7.5.1 目标探测统计模型288

7.5.2 扫描—扫描和脉冲—脉冲统计模型289

7.5.3 相干探测系统模型292

7.5.4 非相干探测系统模型293

7.6 发射和接收298

7.6.1 发射机299

7.6.2 收发体制选择301

7.6.3 激光调制303

7.6.4 准直和扫描309

7.6.5 相干激光雷达发射机310

7.6.6 探测器317

7.6.7 接收机320

7.6.8 接收机解调技术327

7.6.9 信号处理分系统330

7.6.1 0相干接收机的基本特性335

参考文献342

第8章 激光雷达应用343

8.1 测距跟踪激光雷达343

8.1.1 基本原理343

8.1.2 脉冲测距激光雷达347

8.1.3 连续波测距激光雷达348

8.1.4 单脉冲测距跟踪激光雷达351

8.1.5 CO2相干测距跟踪激光雷达353

8.1.6 应用实例354

8.2 测速激光雷达369

8.2.1 基本要求370

8.2.2 相干激光多普勒测速374

8.2.3 尖峰效应测风激光雷达380

8.2.4 差动激光多普勒技术384

8.3 微脉冲激光雷达388

8.3.1 基本原理388

8.3.2 微弱信号检测原理392

8.4 成像激光雷达398

8.4.1 基本要求399

8.4.2 CO2相干成像激光雷达401

8.4.3 合成孔径成像激光雷达404

8.4.4 光控相控阵成像激光雷达410

8.5 大气监测激光雷达412

8.5.1 物理模型412

8.5.2 大气监测激光雷达420

参考文献424