普通高等教育十五國家級規劃教材：光電子技術

《普通高等教育十五國家級規劃教材：光電子技術》是普通高等教育“十五”國家級規劃教材。　《普通高等教育十五國家級規劃教材：光電子技術》分為三部分：第一篇激光技術概論，分別對激光原理、高斯光束、激光諧振腔技術、選模及穩頻技術、激光Q開關及鎖模技術和幾種典型的激光器做分析及介紹；第二篇涉及到幾種主要的光電子器件及技術，包括光電子顯示技術、光存儲技術、光輻射探測及成像技術、光波傳輸技術、光輻射調製器件及技術等；第三篇激光與光電子技術的典型應用中，主要討論光纖傳感器、光通信技術、相干測量技術、最新激光加工技術等。　《普通高等教育十五國家級規劃教材：光電子技術》可作為電子科學與技術、光信息科學與技術等相關專業的本科生教材，也可供有關工程技術人員參考使用。 ^[1] 

第一篇　激光技術概論

第1章　激光原理概論

§1.1　激光產生的物質基礎

1.1.1　黑體輻射的普朗克公式

1.1.2　躍遷

1.1.3　個愛因斯坦係數之間的關係

§1.2　激光產生的基本原理和方法

1.2.1　激光產生的基本原理

1.2.2　激光器構造

1.2.3　激活粒子的能級系統

§1.3　開放式光學諧振腔和高斯光束

1.3.1　光學諧振腔與激光模式

1.3.2　高斯光束

習題與思考題

第2章　激光諧振腔技術、選模及穩頻技術

§2.1　激光諧振腔設計基礎

§2.2　激光腔模式及選模技術

§2.3　激光縱模及選頻、穩頻技術

2.3.1　激光頻率的選擇

2.3.2　縱模的選擇

2.3.3　穩頻技術

習題與思考題

第3章　典型激光器

§3.1　固體激光器

3.1.1　摻釹釔鋁石榴石激光器

3.1.2　釹玻璃激光器

3.1.3　紅寶石激光器

§3.2　氣體激光器

3.2.1　氦氖激光器

3.2.2　氬離子激光器

3.2.3　二氧化碳激光器

§3.3　半導體激光器

3.3.1　半導體整流二極管

3.3.2　半導體發光二極管

3.3.3　半導體同質結激光二極管

3.3.4　半導體異質結激光器

3.3.5　分佈反饋激光器

3.3.6　半導體量子阱激光器

3.3.7　垂直表面發射激光器

習題與思考題

第4章　激光Q開關及鎖模技術

§4.1　電光Q開關原理及技術

§4.2　聲光Q開關原理及技術

§4.3　鎖模原理

4.3.1　多縱模的疊加特性

4.3.2　相位的鎖定

§4.4　主動鎖模及被動鎖模

4.4.1　主動鎖模

4.4.2　被動鎖模

習題與思考題

第二篇　光電子器件與技術

第5章　光電子顯示技術

§5.1　陰極射線管顯示

5.1.1　黑白CRT

5.1.2　彩色CRT

§5.2　半導體發光顯示器件（LED）

5.2.1　PN結髮光原理

5.2.2　LED的伏安特性

5.2.3　亮度與電流關係

5.2.4　LED的驅動

5.2.5　LED光源的特點

5.2.6　單色光LED的種類及其發展歷史

5.2.7　單色光LED的應用

5.2.8　白光LED的開發

§5.3　液晶顯示器件（LCD）

5.3.1　液晶基本知識

5.3.2　液晶的光電特性

5.3.3　動態散射型液晶顯示器件（DS-LCD）

5.3.4　扭曲向列液晶顯示器件（TN-LCD）

5.3.5　超扭曲向列液晶顯示器件（STN-LCD）

5.3.6　有源矩陣液晶顯示器件（AM-LCD）

5.3.7　背照燈

§5.4　等離子體顯示器件（PDP）

5.4.1　氣體放電的物理基礎

5.4.2　等離子體顯示板工作原理

5.4.3　PDP驅動方式

5.4.4　驅動方式和灰階

§5.5　電致發光及場致發光器件

5.5.1　高場交流電致發光顯示

5.5.2　高場薄膜電致發光（TFEL）

5.5.3　有機發光顯示器件

§5.6　激光顯示技術

5.6.1　LCRT

5.6.2　激光光閥顯示

5.6.3　點掃描激光電視

習題與思考題

第6章　光存儲技術

§6.1　光盤存儲材料、原理及技術

6.1.1　只讀光盤存儲和一次寫入光盤存儲

6.1.2　可擦寫光盤存儲

6.1.3　光盤存儲材料

§6.2　全息存儲材料、原理及技術

6.2.1　全息存儲的原理

6.2.2　傅里葉變換全息圖存儲系統

6.2.3　全息存儲記錄材料

§6.3　磁光存儲

6.3.1　磁光效應

6.3.2　存儲原理

6.3.3　磁光存儲的光學系統

6.3.4　高密度磁光存儲技術

§6.4　其他存儲技術

6.4.1　雙光子光學存儲

6.4.2　光譜燒孔存儲技術

6.4.3　電子俘獲光存儲技術（ETM）

習題與思考題

第7章　光輻射的探測及成像技術

§7.1　光電探測器的物理效應

7.1.1　光子效應和光熱效應

7.1.2　光電發射效應

7.1.3　光電導效應

7.1.4　光伏效應

7.1.5　温差電效應

7.1.6　熱釋電效應

7.1.7　光電轉換定律

§7.2　光電探測器的特性參數

7.2.1　積分靈敏度R

7.2.2　光譜靈敏度Rλ

7.2.3　頻率靈敏度Rf（響應頻率fc和響應時間啋）

7.2.4　量子效率η

7.2.5　通量閾Pth和噪聲等效功率NEP

7.2.6　歸一化探測度D*

7.2.7　光電探測器的噪聲

7.2.8　其他參數

§7.3　光電導探測器——光敏電阻

7.3.1　光電轉換原理

7.3.2　工作特性

7.3.3　幾種典型的光敏電阻器

7.3.4　使用注意事項

§7.4　光伏探測器

7.4.1　光電轉換原理

7.4.2　光伏探測器的工作模式

§7.5　硅光電池——太陽電池

7.5.1　短路電流和開路電壓

7.5.2　輸出功率和最佳負載電阻

7.5.3　光譜、頻率響應及温度特性

7.5.4　緩變化光電信號探測

7.5.5　交變光信號探測

§7.6　半導體光電二極管及三極管

7.6.1　硅光電二極管

7.6.2　PIN硅光電二極管

7.6.3　雪崩光電二極管（APD）

7.6.4　光電三極管

§7.7　光熱探測器

7.7.1　熱探測器的一般概念

7.7.2　熱敏電阻

7.7.3　熱釋電探測器

§7.8　直接探測技術

7.8.1　光電探測器的平方律特性

7.8.2　信噪比性能分析

7.8.3　直接探測系統的NEP分析

§7.9　光頻外差探測技術

7.9.1　光頻外差探測的實驗裝置

7.9.2　光外差原理

7.9.3　基本特性

7.9.4　光頻外差探測的空間相位條件

§7.10　光電成像原理

§7.11　CCD攝像器件

7.11.1　CCD的MOS結構和存儲電荷原理

7.11.2　電荷轉移工作原理與電極結構

7.11.3　電荷注入和讀出

7.11.4　CCD圖像傳感器

習題與思考題

第8章　光波傳輸理論與技術

§8.1　光輻射的電磁理論

8.1.1　麥克斯韋方程

8.1.2　電磁場的波動方程

8.1.3　光波場的亥姆霍茲方程

8.1.4　電磁場的邊界條件

8.1.5　電磁場的能量定律

§8.2　光波在介質波導中的傳播理論

§8.3　光波導器件

8.3.1　條形介質光波導

8.3.2　週期性波導

§8.4　光纖原理與光無源器件

8.4.1　階躍折射率光纖的模式理論

8.4.2　漸變折射率光纖

8.4.3　單模光纖

8.4.4　光纖傳輸特性

8.4.5　光無源器件

§8.5　光波在電光晶體中的傳播

8.5.1　電致折射率變化

8.5.2　電光相位延遲

§8.6　光波在聲光晶體中的傳播

8.6.1　拉曼-納斯衍射

8.6.2　布喇格衍射

§8.7　光波在大氣中的傳輸

8.7.1　大氣衰減

8.7.2　大氣湍流效應

§8.8　光波在水中的傳輸

8.8.1　傳播光束的衰減特性

8.8.2　前向散射

8.8.3　後向散射

習題與思考題

第9章　光輻射的調製、器件及技術

§9.1　光輻射的調製方法

9.1.1　振幅調製

9.1.2　頻率調製和相位調製

9.1.3　強度調製

9.1.4　脈衝調製

9.1.5　脈衝編碼調製

§9.2　電光調製技術

9.2.1　電光強度調製

9.2.2　電光相位調製

9.2.3　電光調製器的電學性能

9.2.4　電光波導調製器

§9.3　聲光調製技術

9.3.1　聲光調製器的工作原理

9.3.2　調製帶寬

9.3.3　聲光調製器的衍射效率

9.3.4　聲束和光束的匹配

9.3.5　聲光波導調製器

§9.4　磁光調製技術

9.4.1　磁光體調製器

9.4.2　磁光波導調製器

習題與思考題

第10章　激光波長調諧及非線性光學頻率變換技術

§10.1　三波互作用的耦合波方程

10.1.1　三波互作用的穩態耦合波方程

10.1.2　三波互作用的瞬態耦合波方程

10.1.3　曼萊-羅威關係

§10.2　非線性光學極化率張量的對稱性及有效非線性係數

10.2.1　內稟交換對稱性及全交換對稱性

10.2.2　時間反演對稱性及空間對稱性

10.2.3　有效非線性係數

§10.3　相位匹配技術

10.3.1　相位匹配條件及角度相位匹配

10.3.2　單軸晶體的相位匹配條件及匹配角

§10.4　二次諧波的產生

10.4.1　小信號近似

10.4.2　基頻光高消耗的情況

10.4.3　聚焦高斯光束的倍頻過程

10.4.4　光倍頻晶體

10.4.5　光倍頻效應的應用

§10.5　參量振盪器

10.5.1　參量放大

10.5.2　參量振盪的原理

10.5.3　參量振盪器的閾值

10.5.4　光學參量振盪器的轉換效率

10.5.5　光學參量振盪器的建立時間、線寬及調諧

10.5.6　光學參量振盪器的發展

習題與思考題

第三篇　激光與光電子技術的典型應用

第11章　光纖傳感器簡介

§11.1　概述

§11.2　強度調製光纖傳感器

11.2.1　透射型強度調製光纖傳感器

11.2.2　反射型強度調製光纖傳感器

11.2.3　微小彎曲型強度調製光纖傳感器

11.2.4　本徵型強度調製光纖傳感器

§11.3　相位調製光纖傳感器

11.3.1　光纖干涉儀

11.3.2　相位檢測技術

§11.4　位移光纖傳感器

11.4.1　反射型位移光纖傳感器

11.4.2　微彎型位移光纖傳感器

§11.5　光纖温度傳感器

11.5.1　反射型光纖温度傳感器

11.5.2　微彎型光纖温度傳感器

11.5.3　本徵型光纖温度傳感器

11.5.4　干涉型光纖温度傳感器

11.5.5　應用

第12章　光通信技術

§12.1　光纖通信系統

12.1.1　光端機與光中繼機

12.1.2　備用系統與輔助系統

12.1.3　光纖通信系統的設計

§12.2　光纖通信中的複用技術

12.2.1　光波分複用技術

12.2.2　光時分複用技術

12.2.3　光碼分複用技術

§12.3　相干光纖通信技術

12.3.1　相干光纖通信的基本原理及系統的基本組成

12.3.2　相干檢測原理

12.3.3　調製與解調

12.3.4　信噪比、誤碼率和接收靈敏度

12.3.5　相干光系統的優點和關鍵技術

12.3.6　相干光纖通信技術的應用

§12.4　光孤子通信

12.4.1　光孤子的形成

12.4.2　光孤子通信系統的構成和性能

12.4.3　光孤子通信系統的關鍵技術

12.4.4　光孤子傳輸系統實驗研究現狀及展望

§12.5　無線光通信技術

12.5.1　無線光通信技術的基本原理

12.5.2　無線光通信技術的優點和應用

12.5.3　國內外無線光通信技術的發展

習題及思考題

第13章　相干測量技術

§13.1　莫爾條紋技術

13.1.1　條紋形成原理

13.1.2　莫爾條紋的計數原理

13.1.3　莫爾形貌（等高線）技術

§13.2　激光散斑技術

13.2.1　散斑概念及統計性質

13.2.2　散斑計量技術

13.2.3　電子散斑技術

13.2.4　散斑用於測量表面粗糙度

§13.3　激光多普勒測速技術

13.3.1　光學多普勒效應

13.3.2　差分多普勒技術

13.3.3　多普勒測速系統的光電檢測與信號處理

習題及思考題

第14章　最新激光加工技術

§14.1　激光修補

14.1.1　激光微調

14.1.2　存儲器激光冗餘修正

14.1.3　掩模版激光修補

§14.2　激光光刻

§14.3　激光清洗

14.3.1　輪胎模具激光清洗

14.3.2　硅片的激光輔助清洗

14.3.3　激光清洗聚酰亞胺薄膜

14.3.4　集成電路組件激光消閃

14.3.5　集成電路組件激光退標

14.3.6　大型天文望遠鏡的清洗

14.3.7　磁頭滑座空氣軸承的清洗

14.3.8　藝術品的激光清洗

14.3.9　激光脱漆

14.3.10　激光除鏽和去氧化皮

14.3.1　激光去油脱脂

§14.4　激光劃片

§14.5　激光引致分離

14.5.1　傳統的玻璃和玻璃製品的切割方式

14.5.2　玻璃和玻璃製品的激光熔化切割方法

14.5.3　玻璃的第二代激光切割法

14.5.4　玻璃的第三代激光切割法——雙激光法

§14.6　激光加工高密度柔性線路板

§14.7　脈衝激光沉積薄膜技術

§14.8　激光輔助化學氣相沉積

§14.9　激光強化電鍍

§14.10　激光退火非晶硅

第15章　激光切割技術

§15.1　激光切割概述

§15.2　連續激光切割的基礎

15.2.1　連續激光切割材料的特點

15.2.2　連續激光切割材料的機理及分類

15.2.3　影響連續激光切割質量的因素

§15.3　常用材料的激光切割特性

15.3.1　金屬板材的激光切割

15.3.2　非金屬材料的激光切割

§15.4　連續CO2激光的特色應用

15.4.1　鈑金件激光切割

15.4.2　非金屬板材的激光切割

15.4.3　特殊高質量部件的激光切割

15.4.4　三維激光切割

§15.5　脈衝固體激光切割應用

15.5.1　微噴水波導激光切割應用

15.5.2　紫外脈衝激光切割高精度模板

15.5.3　脈衝激光的其他微加工應用

§15.6　連續固體激光應用於材料切割

15.6.1　大功率片狀激光器

15.6.2　大功率光纖激光器

參考文獻