光电子技术

　　本书是普通高等教育“十五”国家级规划教材。《光电子技术》分为三部分：第一篇激光技术概论，分别对激光原理、高斯光束、激光谐振腔技术、选模及稳频技术、激光Q开关及锁模技术和几种典型的激光器做分析及介绍；第二篇涉及到几种主要的光电子器件及技术，包括光电子显示技术、光存储技术、光辐射探测及成像技术、光波传输技术、光辐射调制器件及技术等；第三篇激光与光电子技术的典型应用中，主要讨论光纤传感器、光通信技术、相干测量技术、最新激光加工技术等。
　　本书可作为电子科学与技术、光信息科学与技术等相关专业的本科生教材，也可供有关工程技术人员参考使用。

　　姚建铨，中国科学院院士。1939年1月出生于上海，1965年天津大学研究生毕业，天津大学教授，博士生导师。现为天津大学精仪学院名誉院长、激光与光电子研究所所长，中国光学学会理事，激光专业委员会副主任。姚建铨院士长期从事激光及非线性光学频率变换技术研究，在高效倍频激光器、高功率固体激光器、可调谐激光器、非线性光学及激光应用技术等方面的研究成果达到国际先进水平；在激光与电子领域提出并发展了非线性双轴晶体最佳相位匹配计算理论，被国际学术界称为“姚技术”、“姚方法”；在国际上率先建立了“双轴晶体最佳相位匹配一高功率倍频激光器一准连续泵浦激光调谐系统的技术体系”，在国内外激光学术界享有一定声誉。曾获国家发明二等奖、中科院特等奖、军队科技进步一等奖及国际尤里卡发明金奖（个人获一级骑士勋章）等。

第一篇 激光技术概论
　第1章 激光原理概论
　　1.1 激光产生的物质基础
　　　1.1.1 黑体辐射的普朗克公式
　　　1.1.2 跃迁
　　　1.1.3 个爱因斯坦系数之间的关系
　　1.2 激光产生的基本原理和方法
　　　1.2.1 激光产生的基本原理
　　　1.2.2 激光器构造
　　　1.2.3 激活粒子的能级系统
　　1.3 开放式光学谐振腔和高斯光束
　　　1.3.1 光学谐振腔与激光模式
　　　1.3.2 高斯光束
　　　习题与思考题
　第2章 激光谐振腔技术、选模及稳频技术
　　2.1 激光谐振腔设计基础
　　2.2 激光腔模式及选模技术
　　2.3 激光纵模及选频、稳频技术
　　　2.3.1 激光频率的选择
　　　2.3.2 纵模的选择
　　　2.3.3 稳频技术
　　　习题与思考题
　第3章 典型激光器
　　3.1 固体激光器
　　　3.1.1 掺钕钇铝石榴石激光器
　　　3.1.2 钕玻璃激光器
　　　3.1.3 红宝石激光器
　　3.2 气体激光器
　　　3.2.1 氦氖激光器
　　　3.2.2 氩离子激光器
　　　3.2.3 二氧化碳激光器
　　3.3 半导体激光器
　　　3.3.1 半导体整流二极管
　　　3.3.2 半导体发光二极管
　　　3.3.3 半导体同质结激光二极管
　　　3.3.4 半导体异质结激光器
　　　3.3.5 分布反馈激光器
　　　3.3.6 半导体量子阱激光器
　　　3.3.7 垂直表面发射激光器
　　　习题与思考题
　第4章 激光Q开关及锁模技术
　　4.1 电光Q开关原理及技术
　　4.2 声光Q开关原理及技术
　　4.3 锁模原理
　　　4.3.1 多纵模的叠加特性
　　　4.3.2 相位的锁定
　　4.4 主动锁模及被动锁模
　　　4.4.1 主动锁模
　　　4.4.2 被动锁模
　　　习题与思考题
第二篇 光电子器件与技术
　第5章 光电子显示技术
　　5.1 阴极射线管显示
　　　5.1.1 黑白CRT
　　　5.1.2 彩色CRT
　　5.2 半导体发光显示器件（LED）
　　　5.2.1 PN结发光原理
　　　5.2.2 LED的伏安特性
　　　5.2.3 亮度与电流关系
　　　5.2.4 LED的驱动
　　　5.2.5 LED光源的特点
　　　5.2.6 单色光LED的种类及其发展历史
　　　5.2.7 单色光LED的应用
　　　5.2.8 白光LED的开发
　　5.3 液晶显示器件（LCD）
　　　5.3.1 液晶基本知识
　　　5.3.2 液晶的光电特性
　　　5.3.3 动态散射型液晶显示器件（DS-LCD）
　　　5.3.4 扭曲向列液晶显示器件（TN-LCD）
　　　5.3.5 超扭曲向列液晶显示器件（STN-LCD）
　　　5.3.6 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）
　　　5.3.7 背照灯
　　5.4 等离子体显示器件（PDP）
　　　5.4.1 气体放电的物理基础
　　　5.4.2 等离子体显示板工作原理
　　　5.4.3 PDP驱动方式
　　　5.4.4 驱动方式和灰阶
　　5.5 电致发光及场致发光器件
　　　5.5.1 高场交流电致发光显示
　　　5.5.2 高场薄膜电致发光（TFEL）
　　　5.5.3 有机发光显示器件
　　5.6 激光显示技术
　　　5.6.1 LCRT
　　　5.6.2 激光光阀显示
　　　5.6.3 点扫描激光电视
　　　习题与思考题
　第6章 光存储技术
　　6.1 光盘存储材料、原理及技术
　　　6.1.1 只读光盘存储和一次写入光盘存储
　　　6.1.2 可擦写光盘存储
　　　6.1.3 光盘存储材料
　　6.2 全息存储材料、原理及技术
　　　6.2.1 全息存储的原理
　　　6.2.2 傅里叶变换全息图存储系统
　　　6.2.3 全息存储记录材料
　　6.3 磁光存储
　　　6.3.1 磁光效应
　　　6.3.2 存储原理
　　　6.3.3 磁光存储的光学系统
　　　6.3.4 高密度磁光存储技术
　　6.4 其他存储技术
　　　6.4.1 双光子光学存储
　　　6.4.2 光谱烧孔存储技术
　　　6.4.3 电子俘获光存储技术（ETM）
　　　习题与思考题
　第7章 光辐射的探测及成像技术
　　　7.1 光电探测器的物理效应
　　7.1.1 光子效应和光热效应
　　　7.1.2 光电发射效应
　　　7.1.3 光电导效应
　　　7.1.4 光伏效应
　　　7.1.5 温差电效应
　　　7.1.6 热释电效应
　　　7.1.7 光电转换定律
　　7.2 光电探测器的特性参数
　　　7.2.1 积分灵敏度R
　　　7.2.2 光谱灵敏度Rλ
　　　7.2.3 频率灵敏度Rf（响应频率fｃ和响应时间啋）
　　　7.2.4 量子效率η
　　　7.2.5 通量阈Pth和噪声等效功率NEP
　　　7.2.6 归一化探测度D*
　　　7.2.7 光电探测器的噪声
　　　7.2.8 其他参数
　　7.3 光电导探测器——光敏电阻
　　　7.3.1 光电转换原理
　　　7.3.2 工作特性
　　　7.3.3 几种典型的光敏电阻器
　　　7.3.4 使用注意事项
　　7.4 光伏探测器
　　　7.4.1 光电转换原理
　　　7.4.2 光伏探测器的工作模式
　　7.5 硅光电池——太阳电池
　　　7.5.1 短路电流和开路电压
　　　7.5.2 输出功率和最佳负载电阻
　　　7.5.3 光谱、频率响应及温度特性
　　　7.5.4 缓变化光电信号探测
　　　7.5.5 交变光信号探测
　　7.6 半导体光电二极管及三极管
　　　7.6.1 硅光电二极管
　　　7.6.2 PIN硅光电二极管
　　　7.6.3 雪崩光电二极管（APD）
　　　7.6.4 光电三极管
　　7.7 光热探测器
　　　7.7.1 热探测器的一般概念
　　　7.7.2 热敏电阻
　　　7.7.3 热释电探测器
　　7.8 直接探测技术
　　　7.8.1 光电探测器的平方律特性
　　　7.8.2 信噪比性能分析
　　　7.8.3 直接探测系统的NEP分析
　　7.9 光频外差探测技术
　　　7.9.1 光频外差探测的实验装置
　　　7.9.2 光外差原理
　　　7.9.3 基本特性
　　　7.9.4 光频外差探测的空间相位条件
　　7.10 光电成像原理
　　7.11 CCD摄像器件
　　　7.11.1 CCD的MOS结构和存储电荷原理
　　　7.11.2 电荷转移工作原理与电极结构
　　　7.11.3 电荷注入和读出
　　　7.11.4 CCD图像传感器
　　　习题与思考题
　第8章 光波传输理论与技术
　　8.1 光辐射的电磁理论
　　　8.1.1 麦克斯韦方程
　　　8.1.2 电磁场的波动方程
　　　8.1.3 光波场的亥姆霍兹方程
　　　8.1.4 电磁场的边界条件
　　　8.1.5 电磁场的能量定律
　　8.2 光波在介质波导中的传播理论
　　8.3 光波导器件
　　　8.3.1 条形介质光波导
　　　8.3.2 周期性波导
　　8.4 光纤原理与光无源器件
　　　8.4.1 阶跃折射率光纤的模式理论
　　　8.4.2 渐变折射率光纤
　　　8.4.3 单模光纤
　　　8.4.4 光纤传输特性
　　　8.4.5 光无源器件
　　8.5 光波在电光晶体中的传播
　　　8.5.1 电致折射率变化
　　　8.5.2 电光相位延迟
　　8.6 光波在声光晶体中的传播
　　　8.6.1 拉曼-纳斯衍射
　　　8.6.2 布喇格衍射
　　8.7 光波在大气中的传输
　　　8.7.1 大气衰减
　　　8.7.2 大气湍流效应
　　8.8 光波在水中的传输
　　　8.8.1 传播光束的衰减特性
　　　8.8.2 前向散射
　　　8.8.3 后向散射
　　　习题与思考题
　第9章 光辐射的调制、器件及技术
　　9.1 光辐射的调制方法
　　　9.1.1 振幅调制
　　　9.1.2 频率调制和相位调制
　　　9.1.3 强度调制
　　　9.1.4 脉冲调制
　　　9.1.5 脉冲编码调制
　　9.2 电光调制技术
　　　9.2.1 电光强度调制
　　　9.2.2 电光相位调制
　　　9.2.3 电光调制器的电学性能
　　　9.2.4 电光波导调制器
　　9.3 声光调制技术
　　　9.3.1 声光调制器的工作原理
　　　9.3.2 调制带宽
　　　9.3.3 声光调制器的衍射效率
　　　9.3.4 声束和光束的匹配
　　　9.3.5 声光波导调制器
　　9.4 磁光调制技术
　　　9.4.1 磁光体调制器
　　　9.4.2 磁光波导调制器
　　　习题与思考题
　第10章 激光波长调谐及非线性光学频率变换技术
　　10.1 三波互作用的耦合波方程
　　　10.1.1 三波互作用的稳态耦合波方程
　　　10.1.2 三波互作用的瞬态耦合波方程
　　　10.1.3 曼莱-罗威关系
　　10.2 非线性光学极化率张量的对称性及有效非线性系数
　　　10.2.1 内禀交换对称性及全交换对称性
　　　10.2.2 时间反演对称性及空间对称性
　　　10.2.3 有效非线性系数
　　10.3 相位匹配技术
　　　10.3.1 相位匹配条件及角度相位匹配
　　　10.3.2 单轴晶体的相位匹配条件及匹配角
　　10.4 二次谐波的产生
　　　10.4.1 小信号近似
　　　10.4.2 基频光高消耗的情况
　　　10.4.3 聚焦高斯光束的倍频过程
　　　10.4.4 光倍频晶体
　　　10.4.5 光倍频效应的应用
　　10.5 参量振荡器
　　　10.5.1 参量放大
　　　10.5.2 参量振荡的原理
　　　10.5.3 参量振荡器的阈值
　　　10.5.4 光学参量振荡器的转换效率
　　　10.5.5 光学参量振荡器的建立时间、线宽及调谐
　　　10.5.6 光学参量振荡器的发展
　　　习题与思考题
第三篇 激光与光电子技术的典型应用
　第11章 光纤传感器简介
　　11.1 概述
　　11.2 强度调制光纤传感器
　　　11.2.1 透射型强度调制光纤传感器
　　　11.2.2 反射型强度调制光纤传感器
　　　11.2.3 微小弯曲型强度调制光纤传感器
　　　11.2.4 本征型强度调制光纤传感器
　　11.3 相位调制光纤传感器
　　　11.3.1 光纤干涉仪
　　　11.3.2 相位检测技术
　　11.4 位移光纤传感器
　　　11.4.1 反射型位移光纤传感器
　　　11.4.2 微弯型位移光纤传感器
　　11.5 光纤温度传感器
　　　11.5.1 反射型光纤温度传感器
　　　11.5.2 微弯型光纤温度传感器
　　　11.5.3 本征型光纤温度传感器
　　　11.5.4 干涉型光纤温度传感器
　　　11.5.5 应用
　第12章 光通信技术
　　12.1 光纤通信系统
　　　12.1.1 光端机与光中继机
　　　12.1.2 备用系统与辅助系统
　　　12.1.3 光纤通信系统的设计
　　12.2 光纤通信中的复用技术
　　　12.2.1 光波分复用技术
　　　12.2.2 光时分复用技术
　　　12.2.3 光码分复用技术
　　12.3 相干光纤通信技术
　　　12.3.1 相干光纤通信的基本原理及系统的基本组成
　　　12.3.2 相干检测原理
　　　12.3.3 调制与解调
　　　12.3.4 信噪比、误码率和接收灵敏度
　　　12.3.5 相干光系统的优点和关键技术
　　　12.3.6 相干光纤通信技术的应用
　　12.4 光孤子通信
　　　12.4.1 光孤子的形成
　　　12.4.2 光孤子通信系统的构成和性能
　　　12.4.3 光孤子通信系统的关键技术
　　　12.4.4 光孤子传输系统实验研究现状及展望
　　12.5 无线光通信技术
　　　12.5.1 无线光通信技术的基本原理
　　　12.5.2 无线光通信技术的优点和应用
　　　12.5.3 国内外无线光通信技术的发展
　　　习题及思考题
　第13章 相干测量技术
　　13.1 莫尔条纹技术
　　　13.1.1 条纹形成原理
　　　13.1.2 莫尔条纹的计数原理
　　　13.1.3 莫尔形貌（等高线）技术
　　13.2 激光散斑技术
　　　13.2.1 散斑概念及统计性质
　　　13.2.2 散斑计量技术
　　　13.2.3 电子散斑技术
　　　13.2.4 散斑用于测量表面粗糙度
　　13.3 激光多普勒测速技术
　　　13.3.1 光学多普勒效应
　　　13.3.2 差分多普勒技术
　　　13.3.3 多普勒测速系统的光电检测与信号处理
　　　习题及思考题
　第14章 最新激光加工技术
　　14.1 激光修补
　　　14.1.1 激光微调
　　　14.1.2 存储器激光冗余修正
　　　14.1.3 掩模版激光修补
　　14.2 激光光刻
　　14.3 激光清洗
　　　14.3.1 轮胎模具激光清洗
　　　14.3.2 硅片的激光辅助清洗
　　　14.3.3 激光清洗聚酰亚胺薄膜
　　　14.3.4 集成电路组件激光消闪
　　　14.3.5 集成电路组件激光退标
　　　14.3.6 大型天文望远镜的清洗
　　　14.3.7 磁头滑座空气轴承的清洗
　　　14.3.8 艺术品的激光清洗
　　　14.3.9 激光脱漆
　　　14.3.10 激光除锈和去氧化皮
　　　14.3.1 激光去油脱脂
　　14.4 激光划片
　　14.5 激光引致分离
　　　14.5.1 传统的玻璃和玻璃制品的切割方式
　　　14.5.2 玻璃和玻璃制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——双激光法
　　14.6 激光加工高密度柔性线路板
　　14.7 脉冲激光沉积薄膜技术
　　14.8 激光辅助化学气相沉积
　　14.9 激光强化电镀
　　14.10 激光退火非晶硅
　第15章 激光切割技术
　　15.1 激光切割概述
　　15.2 连续激光切割的基础
　　　15.2.1 连续激光切割材料的特点
　　　15.2.2 连续激光切割材料的机理及分类
　　　15.2.3 影响连续激光切割质量的因素
　　15.3 常用材料的激光切割特性
　　　15.3.1 金属板材的激光切割
　　　15.3.2 非金属材料的激光切割
　　15.4 连续CO2激光的特色应用
　　　15.4.1 钣金件激光切割
　　　15.4.2 非金属板材的激光切割
　　　15.4.3 特殊高质量部件的激光切割
　　　15.4.4 三维激光切割
　　15.5 脉冲固体激光切割应用
　　　15.5.1 微喷水波导激光切割应用
　　　15.5.2 紫外脉冲激光切割高精度模板
　　　15.5.3 脉冲激光的其他微加工应用
　　15.6 连续固体激光应用于材料切割
　　　15.6.1 大功率片状激光器
　　　15.6.2 大功率光纤激光器
参考文献