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内容简介

光电子技术是电子技术和光学技术结合的产物，是现代信息技术的核心，已被广泛应用于各行各业。本书以最基础的电子和光学知识为切入点，比较详细地介绍了光电子技术的基本性质和特点，并分别介绍了电光器件、激光器件、光纤通讯等各类我们日常生活中常用的光电子器件的基本原理、特性和应用。
本书可作为刚开始接触光电子技术的专业人士的入门教材或科普读物，也可供高等院校、科研院所相关人员参考。

目　　录

第1章　绪论
　1.1　光电子技术与人们的生活
　1.2　光电子技术和器件
　1.3　日益进步的光电子技术
第2章　光电子技术的基础光学知识
　2.1　光的基本属性——波粒二重性
　2.2　光的波动性
　2.3　光传播的一些基本现象
　　2.3.1　反射、全反射、折射
　　2.3.2　偏振
　　2.3.3　干涉和衍射
　2.4　光的粒子性
　2.5　光电子的传播
第3章　固体介质中的基本光电子现象

第1章　绪论 　1.1　光电子技术与人们的生活 　1.2　光电子技术和器件 　1.3　日益进步的光电子技术 第2章　光电子技术的基础光学知识 　2.1　光的基本属性——波粒二重性 　2.2　光的波动性 　2.3　光传播的一些基本现象 　　2.3.1　反射、全反射、折射 　　2.3.2　偏振 　　2.3.3　干涉和衍射 　2.4　光的粒子性 　2.5　光电子的传播 第3章　固体介质中的基本光电子现象 　3.1　光学晶体结构 　3.2　光在固体介质中的传播速度和方向 　3.3　晶体中的光电子能带模型 　3.4　半导体的电子能级 　3.5　半导体中的基本光电子现象 第4章　发光和光电变化的机理 　4.1　自发发光的各种类型 　4.2　光的吸收与发射 　4.3　光电效应和受激发光 　4.4　非线性光电效应 第5章　电光转换现象与发光及图像显示器件 　5.1　发光二极管 　　5.1.1　半导体光源的物理基础 　　5.1.2　发光二极管的工作原理及结构 　　5.1.3　发光二极管的特性及应用 　5.2　液晶显示（LCD） 　　5.2.1　液晶显示的原理和特性 　　5.2.2　液晶显示器的工作原理和显示器基本构造 　　5.2.3　液晶显示器的应用 　5.3　阴极射线显像管（CRT） 　　5.3.1　阴极射线显像管的基本结构与工作原理 　　5.3.2　阴极射线显像管的特性和应用 　5.4　等离子体显示板（PDP） 　　5.4.1　等离子体显示板的工作原理 　　5.4.2　等离子体显示板的特性和应用 　5.5　其他显示技术 　　5.5.1　投影显示 　　5.5.2　电致变色显示 　　5.5.3　电泳显示 第6章　激光与激光器 　6.1　激光的形成和基本特征 　6.2　不同工作物质的激光器 　　6.2.1　固体激光器 　　6.2.2　气体激光器 　　6.2.3　液体（有机染料）激光器 　6.3　几种不同结构的半导体激光器 　　6.3.1　同质结半导体激光器 　　6.3.2　异质结半导体激光器 　　6.3.3　条形激光器 　　6.3.4　量子阱半导体激光器 　6.4　激光和激光器的主要应用 第7章　光电变换和光电器件 　7.1　光电转换的几个基本效应 　　7.1.1　光电和光热转化的物理基础 　　7.1.2　外光电效应——光电发射效应 　　7.1.3　内光电效应 　　7.1.4　光热效应 　7.2　光敏电阻 　　7.2.1　光敏电阻的结构与原理 　　7.2.2　光敏电阻的特性与应用 　7.3　光伏电池（太阳能电池） 　　7.3.1　光伏电池的原理与结构 　　7.3.2　光伏电池的特性和应用 　7.4　光敏二极管（PD） 　　7.4.1　光敏二极管的工作原理和结构 　　7.4.2　光敏二极管的特性和应用 　7.5　其他光敏管 　　7.5.1　PIN管 　　7.5.2　雪崩光敏二极管 　　7.5.3　光敏三极管 　　7.5.4　光电倍增管 　　7.5.5　热释电器件 第8章　光纤和光的传输 　8.1　光纤的基本知识 　　8.1.1　光的传输和光通信 　　8.1.2　光纤的结构与分类 　　8.1.3　光纤的结构参数 　8.2　光纤的传播特性 　　8.2.1　光在光纤中的传播 　　8.2.2　光在光纤中的传播模式 　　8.2.3　光纤内光的传播速度 　8.3　光纤使用中的影响因素——损耗和色散 　　8.3.1　光纤的损耗特性 　　8.3.2　光纤的色散特性 　8.4　光纤的应用 　　8.4.1　应用背景 　　8.4.2　光纤应用的特点 第9章　光电子技术应用举例 　9.1　激光印刷 　　9.1.1　激光打印机 　　9.1.2　静电复印和激光印刷 　9.2　光盘存储 　　9.2.1　光盘存储的类型和特点 　　9.2.2　光盘存储的工作原理 　　9.2.3　光盘存储系统 　9.3　全息技术 　　9.3.1　全息摄影和全息图像 　　9.3.2　全息技术的应用 　9.4　摄像机和数码相机 　　9.4.1　电视信号光电传播模式 　　9.4.2　光电导摄像机 　　9.4.3　CCD摄像机和数码相机 　　9.4.4　摄像测量 　9.5　激光通信 　　9.5.1　光纤通信 　　9.5.2　大气传输光通信 　　9.5.3　卫星激光通信 　　9.5.4　水下激光通信 　9.6　激光在工业加工和其他方面的应用 　　9.6.1　激光打孔 　　9.6.2　激光切割 　　9.6.3　激光焊接 　　9.6.4　激光热处理 　　9.6.5　激光测距、激光雷达 　　9.6.6　激光应用的新探索 参考文献

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前　　言

前言　　光电子技术作为一门研究光与物质相互作用而发展起来的新兴学科，已经成为现代科学的一个极为重要的组成部分，以光电子技术为基础的光电信息技术是当前最活跃的技术之一。　　光电子技术是研究从红外波、可见光、紫外光、X射线直至γ射线波段范围内的光波电子技

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第2章光电子技术的基础光学知识
　 2.1　光的基本属性——波粒二重性
　光学作为一门学科的真正发展约在17世纪，由1621年斯涅尔发现光的折射定律，与早先发现的光的直线传播定律和反射定律一起构成了几何光学的基础。与此同时，关于光的本性问题的研究和讨论很多，最终可以归纳为两种不同的学说：一种是以牛顿（Newton）为代表的微粒理论，另一种是以惠更斯（C.Huygens）为代表的波动理论。
微粒理论认为，光是由发光体发出的光粒子（微粒）流所组成的，这些光微粒具有质量，与普通的实物小球一样遵从相同的力学规律。而波动理论则认为，光和声一样是一种波动，是由机械振动的传播引起的一种波动。尽管这两种学说都能解释光的反射和折射现象，但是，在解释光线从空气进入水中的折射现象时，微粒理论需要假设水中的光速大于空气中的光速，而波动理论则需要假设水中的光速小于空气中的光速。由于当时人们还不能准确地用实验方法测定光速，因而难以根据折射现象去判断这两种学说的优劣。但由于牛顿在科学界的崇高威望，使得光的微粒理论在很长一段时间内占据着统治地位。
19世纪初，杨（T.Young）和菲涅耳（A.J.Fresnel）等人在研究光的干涉、衍射和偏振等现象时，发现波动理论可以解释这些现象，而微粒理论则无能为力。1850年，佛科（J.B.L.Foucault）用实验方法测定了水中的光速，证实水中的光速小于空气中的光速。这些事实都为波动理论提供了重要的实验论据。
19世纪60年代，麦克斯韦（J.C.Maxwell）建立了电磁场理论，并认为光是一定频率范围内的电磁波，具有一般电磁波的波动特性，为波动学说建立起了更为坚实的理论基础。
但是，从19世纪末到21世纪初，人们又陆续发现了一系列波动理论难以合理解释的现象，如黑体辐射、原子的线状光谱和光电效应等。以后，人们在努力解释有关光和物质相互作用的现象时，越来越多地认识到必须承认光具有粒子特性。1900年普朗克（M.Planck）提出辐射的量子理论，1905年爱因斯坦（Einstein）发展了普朗克的量子化假设，形成了一种全新意义的光子学说。这个光子学说的理论认为，光是由具有一定能量和动量的粒子所组成的粒子流，这种遵从崭新量子力学规律的粒子称为光子。于是，人们对光具有波动和粒子的双重性质，即光具有波粒二重性取得了较普遍的共识。
　 2.2　光的波动性

第2章 光电子技术的基础光学知识 　 2.1　光的基本属性——波粒二重性 　光学作为一门学科的真正发展约在17世纪，由1621年斯涅尔发现光的折射定律，与早先发现的光的直线传播定律和反射定律一起构成了几何光学的基础。与此同时，关于光的本性问题的研究和讨论很多，最终可以归纳为两种不同的学说：一种是以牛顿（Newton）为代表的微粒理论，另一种是以惠更斯（C.Huygens）为代表的波动理论。 微粒理论认为，光是由发光体发出的光粒子（微粒）流所组成的，这些光微粒具有质量，与普通的实物小球一样遵从相同的力学规律。而波动理论则认为，光和声一样是一种波动，是由机械振动的传播引起的一种波动。尽管这两种学说都能解释光的反射和折射现象，但是，在解释光线从空气进入水中的折射现象时，微粒理论需要假设水中的光速大于空气中的光速，而波动理论则需要假设水中的光速小于空气中的光速。由于当时人们还不能准确地用实验方法测定光速，因而难以根据折射现象去判断这两种学说的优劣。但由于牛顿在科学界的崇高威望，使得光的微粒理论在很长一段时间内占据着统治地位。 19世纪初，杨（T.Young）和菲涅耳（A.J.Fresnel）等人在研究光的干涉、衍射和偏振等现象时，发现波动理论可以解释这些现象，而微粒理论则无能为力。1850年，佛科（J.B.L.Foucault）用实验方法测定了水中的光速，证实水中的光速小于空气中的光速。这些事实都为波动理论提供了重要的实验论据。 19世纪60年代，麦克斯韦（J.C.Maxwell）建立了电磁场理论，并认为光是一定频率范围内的电磁波，具有一般电磁波的波动特性，为波动学说建立起了更为坚实的理论基础。 但是，从19世纪末到21世纪初，人们又陆续发现了一系列波动理论难以合理解释的现象，如黑体辐射、原子的线状光谱和光电效应等。以后，人们在努力解释有关光和物质相互作用的现象时，越来越多地认识到必须承认光具有粒子特性。1900年普朗克（M.Planck）提出辐射的量子理论，1905年爱因斯坦（Einstein）发展了普朗克的量子化假设，形成了一种全新意义的光子学说。这个光子学说的理论认为，光是由具有一定能量和动量的粒子所组成的粒子流，这种遵从崭新量子力学规律的粒子称为光子。于是，人们对光具有波动和粒子的双重性质，即光具有波粒二重性取得了较普遍的共识。 　 2.2　光的波动性 　 光具有波动性，其波动特性符合电磁波的特征。1864年麦克斯韦发表了“电磁场的动力理论”这一著名论文，建立了描述电磁场变化规律的麦克斯韦方程组及相关的理论。1887年赫兹（H.Hertz）应用电磁振荡的方法证实了电磁波的客观存在，并证明了电磁波和光波具有共同特性。电磁场理论认为，光实际上是一定频率范围内的电磁波，电磁波的传播实际上就是将变化的电磁场进行传播。若在空间某区域有变化电场（或变化磁场），那么将在邻近区域引起磁场的变化（或电场的变化），这种变化的电场和磁场相互激发、相互感生，由近及远以有限的速度在空间传播，形成电磁波。 　　……

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