光电信息检测与处理前言
光电检测技术与应用教案范文
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光电检测与信息处理技术
光电检测与信息处理技术光电检测与信息处理技术是一种基于光电效应的技术，主要应用于光电传感器和光电器件中。
光电检测技术利用光电器件对光信号的感应和转换，将光信号转化为电信号，再经过信息处理和分析，实现对光信号的检测和测量。
光电检测与信息处理技术在各个领域都有着广泛的应用，包括光通信、光学成像、光电显示、光电测量等。
光电检测技术的关键在于光电器件的选用和设计。
光电器件是将光信号转化为电信号的关键组成部分，常用的光电器件包括光电二极管、光敏电阻、光电导、光电三极管等。
不同的光电器件具有不同的特性和应用范围，选择合适的光电器件对于光电检测技术的性能和应用至关重要。
光电检测技术的应用之一是光通信。
光通信是一种利用光信号传输信息的通信方式，具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点。
光电检测技术在光通信中起到了至关重要的作用，能够将光信号转化为电信号，并进行解调和调制，实现信号的传输和接收。
光电检测技术的不断发展和创新，使得光通信的速度和可靠性得到了显著提高，为现代通信技术的发展提供了有力支持。
另一个重要的应用领域是光学成像。
光学成像是利用光信号获取目标物体的图像信息的技术，广泛应用于摄影、电视、医学影像等领域。
光电检测技术在光学成像中起到了关键作用，能够将光信号转化为电信号，并通过信号处理和分析，实现图像的采集和处理。
光电检测技术的不断创新和进步，使得光学成像的分辨率和清晰度大幅提高，为图像获取和处理提供了强大支持。
光电检测技术还应用于光电显示和光电测量等领域。
光电显示技术是利用光电器件将电信号转化为光信号，实现图像和文字的显示和表达。
光电测量技术是利用光电器件对光信号进行测量和分析，实现对光学特性和参数的测量。
光电检测技术在这些领域的应用，不仅提高了显示和测量的准确性和可靠性，同时也扩展了光电技术的应用范围和领域。
光电检测与信息处理技术的发展离不开科学研究和工程实践的支持。
科学研究的目标是在充分理解光电效应的基础上，探索新的光电器件和光电技术，并提出新的理论模型和方法。
南理工光电检测技术课件00-绪论
[光在真空中的速度为C，在其他媒质中，光的速度均小于 C，且随媒质的性质和光波的波长而不同。
【色散】 复色光被分解为单色光，而形成光谱的现象，称之为 “色散”。色散可通过棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器 来实现。
【光谱】 复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被 色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案。
二、光的基本概念
【光】 严格地说，光是人类眼睛所能观察到的一种辐射。由 实验证明光就是电磁辐射，这部分电磁波的波长范围约在紫 光的0.38微米到红光的0.78微米之间。
【光源】 物理学上指能发出一定波长范围的电磁波（包括 可见光与紫外线、红外线和X光线等不可见光）的物体。通 常指能发出可见光的发光体。凡物体自身能发光者，称做光 源，又称发光体。
不同颜色的可见光不仅颜色感觉不同，而且亮度感觉也不同。
如果把能量相等的各种波长的光引向眼睛，则会发现：对 波长为555纳米的黄绿色光看上去最亮，黄光和青光较亮， 而红光和紫光就很弱。这就是说，人眼对黄绿色光感觉最灵 敏，对黄、青光还相当灵敏，而对红、紫光就不灵敏。
人眼的这种感觉特性可以用曲线表示出来，如图所示，称 为眼睛的光谱相对灵敏度曲线，我们通常把它叫做视见函数 曲线。
波峰 波谷
波传播的速度(简称波速)V和波 长λ，周期T(或频率f)的关系是：
V f
T
一个完整的波的长度，叫做波长，用符号λ表示。
波前进一个波长所需要的时间，叫做波的周期，用符号T表示。它也等于媒 质中的点振动一次的时间(单位用秒)。
周期T的倒数是波的频率，用符号f表示，是指单位时间内波前进距离内完
光的颜色
红色 橙色 黄色 绿色 青色 蓝色 紫色
光电探测与信号处理课程设计
光电探测与信号处理课程设计1. 课程设计概述1.1 设计背景光电探测与信号处理课程是物理学、电子科学等学科中非常重要的一门课程。
在工程实践中，光电探测和信号处理是一项必需的技术。
本课程设计是根据学生的实际需求，针对光电探测与信号处理课程的要求，以工程实践和理论研究相结合的方式进行的。
1.2 设计目标本课程设计的目标是：1.深入了解光电探测技术及其应用。
2.掌握光电探测信号处理的基本理论和方法。
3.学习使用常见的光电探测器和信号处理器件。
4.完成一项工程设计任务，提升学生的实践能力。
2. 课程设计内容2.1 实验设备介绍本课程设计所需要的实验设备包括：•光电探测器•光源•信号处理器•示波器2.2 实验内容和流程实验1：光电探测器的性能测试在本实验中，我们将学习如何使用示波器对光电探测器进行测试。
首先，我们需要将光源对准探测器，并调整光源的强度。
然后，使用示波器记录输出信号。
最后，根据输出信号的统计数据，分析探测器的性能。
实验2：光电探测器的线性度测试本实验的目的是测试光电探测器的线性度。
我们需要使用不同强度的光源，记录输出信号，并绘制输出信号随输入光线强度的变化曲线。
通过曲线分析，判断光电探测器的线性度。
实验3：光电探测器的频响特性测试本实验的目的是测试光电探测器的频响特性。
我们需要使用信号发生器产生一个正弦信号，将其输入到光源控制器中，然后通过示波器记录输出信号的波形和频率响应。
最后，通过分析数据，得到光电探测器的频响特性。
实验4：光电信号的放大和滤波本实验的目的是学习光电信号的放大和滤波技术。
我们需要使用放大器和滤波器对光电信号进行处理，以增强信号质量。
最后，将处理后的信号与未处理的信号进行比较，评估处理效果。
实验5：光电探测系统的设计和调试本实验是课程设计的重点。
我们需要将前面所学到的知识运用到实践中，设计一个具有特定功能的光电探测系统。
这个系统包括：•光源•光电探测器•信号处理器•控制器我们需要使用前面所学到的工具对这个系统进行测试和优化，并完成系统的性能评估。
光电检测原理与技术--第2章光电检测技术基础
注意事项：
• 系统误差是测量过程中某一突出因素变化所引起的，随机 误差是测量过程中多种因素微小变化综合引起，两者不存 在绝对的界限。
c、粗大误差（Gross error）
2.1 检测量的误差及数据处理
一、 前言 二、 测量过程与误差的基本概念 三、 随机误差 四、 系统误差
一、前言
1、研究误差的意义
（1）、 确定测量误差是整个测量过程不可缺少的重要环 节。对于不知其测量误差的测量结果，往往是无法应用从而也
是无意义的。 例：机加工中，制造与某个孔相配合的轴。
（2）、误差理论是保证和提高测量准确性必要的理论依据。
例：用台式血压计测量人体血压。
测量仪器、测量方法、测量人员、测量环境、 测量对象等都会产生误差。
二、 测量过程与误差的基本概念
1、测量过程与标准
(1)测量：借助于专门设备，以确定被测对象的量值为目的所 进行的操作。它是一个比较过程，即通过一定的实验方法将被 测量与一个作为比较单位的标准量相比较的过程。 测量包括测量过程和测量结果。
试比较两电压测量结果准确度的高低。
解：A、B两电压测量结果的相对误差分别为：
rA
A xA
1.0 100.0
1%
通过比较可知A的准确度高于B
rB
B x
0.2 5.0
4%
的准确度。
c、额定相对误差
一种简化和方便实用的主要用于表示电表的误差，广泛用在电工和热工仪表方面，少 数无线电测量仪器也用这种误差表示方法。
定义：又称“疏失误差”或“寄生误差”，明显超出在 规定条件下预期的误差。 特征：明显的歪曲测量结果。成因可归纳为测量条 件突变或人为因素。
光电探测与信号处理（1）
光电探测与信号处理第1章绪论一、光电技术1.光电子技术:主要内容是利用光电结合的原理和方法，实现信息的获取、发送、探测、传输、变换、存储、处理和重现等。
主要包括集成光学技术、光计算技术、信息光存储技术和光显示技术等领域。
微电子技术是以电子运动为基础，电子在电路中传输时，由于受到回路分布电气参数的影响，会产生传输延迟效应，往往难于突破纳秒的速度限制。
光电子技术是以光子运动为基础，光子无论在自由空间传播或者沿波导传输时，都能保持30万公里/秒的传播速度，以它作为信息载体能够大大提高信息流的传输速度2.光电子技术独特的优点：(1)光波波长比电波波长短(2) 光波的频谱范围比电波的频谱范围宽(3)光波与人类视觉有直接关系(4)光波抗电磁干扰二、光电技术主要应用领域1.光电能量技术主要是有关大容量、高功率光辐射能的产生、控制、利用以及向其他能量形式的转换。
1)激光核武器2)核原料的激光同位素分离3)激光核聚变4)太阳能电池和太阳能利用5)光加工6)光化学反应等2.光电信息:技术:以光电子器件为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。
6)激光、红外、微光探测、定向和制导7)光电精密测试、在线检测和控制技术8)光电混合信息处理、识别和图像分析9)机器视觉及人工智能10)光电逻辑运算、光计算及光存储11)生物医学光学三、当前光电子产业:1.光电子材料和元器件2.光子学及光通信器件3.光存储器件4.光传感器件5.光显示器件6.光能量转换器件7.能量光电子应用四光电探测系统的概念 1.光学变换;时域变换：调制振幅、频率、位相、脉宽;空域变换：光学扫描、电学扫描;光学参量调制：光强、波长、位相、偏振.任务：形成能被光电探测器接收、便于后续电学处理的光学信息。
2.光电变换：光电器件、变换电路、前置放大。
任务：将光信息变为能够驱动电路处理系统的电信息。
3.电路处理：放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、计算和接口。
光电检测技术课程设计2则
光电检测技术课程设计2则以下是网友分享的关于光电检测技术课程设计的资料2篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
光电检测技术课程设计（1）目录应用物理学专业课程设计（论文)管理细则........................................ 1 课程设计报告模版................................................................................. 5 应用物理学专业课程设计报告撰写要求............................................. 5 应用物理学专业课程设计报告撰写格式............................................. 7 应用物理学专业课程设计（论文）成绩评定标准 (12)应用物理学专业课程设计（论文)管理细则课程设计是重要的实践教学环节。
它是根据教学计划的要求，在教师指导下对学生进行的阶段性基础或专业技能的训练，是对前期理论与实践教学效果的检验，是对学生综合分析能力与独立工作能力的培养过程。
为做好课程设计教学工作，特制定本实施细则。
一、课程设计的目的意义1、课程设计的目的是进一步巩固和加深学生所学的专业理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、实验研究、报告撰写等基本技能。
2、培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力。
3、培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。
二、组织管理及主要工作职责课程设计由教研室负责具体实施。
1、教研室（专业负责人）工作职责（1）根据本专业培养目标制定相应的课程设计大纲。
（2）负责审核课程设计题目、课程设计任务书等。
（3）负责落实课程设计任务，安排指导教师（包括选聘校内外指导教师）。
（4）负责对本教研室课程设计质量的监控。
（5）负责做好课程设计资料的归档工作。
前言
非接触：光照到被测物体上可以认为是没有测量力的，因
此也无摩擦，可以实现动态测量，是各种测量方法中效率最 高的一种。 高精度：光电测量的精度是各种测量技术中精度最高的一 种。如用激光干涉法测量长度的精度可达0.05μm/m；光栅莫 尔条纹法测角可达到0.04’’ ；用激光测距法测量地球与月球 之间距离的分辨力可达到1m。 高速度：光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速 度最快的，无疑用光学方法获取和传递信息是最快的。 远距离、大量程：光是最便于远距离传播的介质，尤其适 用于遥控和遥测，如武器制导、光电跟踪、电视遥测等便于 远距离传输。
光电检测技术
光电检测技术课程的意义 光电检测技术的发展 光电检测系统的组成 光电检测技术的应用 课程参考书目 光电检测技术课程的内容
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1、光电检测技术的检测量 从原理上讲可以检测一切能够影响光量或光特性 的非电量。 的非电量。 光量： 光量：光通量或光强度 光特性：光波的幅值、频率、相位、 光特性：光波的幅值、频率、相位、偏振 2、光电检测技术的主要内容 光电检测技术的主要内容是通过光学系统把携带被 测信息的非电量信息变换成便于接收的光学信息， 测信息的非电量信息变换成便于接收的光学信息， 然后用光电探测器将光学信息变换成电量， 然后用光电探测器将光学信息变换成电量，并进一 步经电路放大、处理等，达到输出的目的。 步经电路放大、处理等，达到输出的目的。 信息变换技术和电信号处理技术。 信息变换技术和电信号处理技术。 信息变换技术：非电量变换成光学量、 信息变换技术：非电量变换成光学量、光学量变换 成电量。 成电量。
4、光电检测系统的组成
光信号的匹配处理： （3）光信号的匹配处理：使光源发出的携带各种待 测信号的光与光电探测器等环节间实现合理的匹配， 测信号的光与光电探测器等环节间实现合理的匹配， 要通过如下处理：光信号的调制、变光度、 要通过如下处理：光信号的调制、变光度、光谱矫 正漫射、汇聚、扩束、分束。 正、正漫射、汇聚、扩束、分束。
光电检测绪论
• 几乎全部涉及到光学现象的应用和争论的 地方都需要光检测技术。随着科学技术的 进展，光辐射作为信息载体的优越性越来 越明显，光信息系统的应用越来越广泛， 从对天体的观测，到对细胞的争论，从对 卫星、航天器的跟踪，到一般的工程技术， 光信息系统无不存在。学习和把握光检测 技术的根本学问，对提高光信息系统的性 能是很有意义的。
光电检测技术的应用与前景
• 光波具有传播速度快、频率范围宽的特点， 因而光携带信息具有猎取信息快、传输信 息快、信息容量大的优点。光波携带信息 的方式多，它的强度、振幅、频率、相位、 偏振态等参量均可以载荷信息，因而光信 息系统的应用范围广。承受光电检测的方 法，可以便利地把光信号便为电信号，这 对信号的进一步处理供给了便利条件。因 此，光电信息系统应用越来越普遍，光电 检测技术进展特别快速
光电探测器的种类
• 依据它们的工作原理可以分为光子效应探 测器和热效应探测器二大类。常用的光电 二极管、光电倍增管等属于光子效应探测 器，热电偶、热敏电阻、热释电探测器等 属于热效应探测器。依据不同光电系统的 要求，合理选择和正确使用光电探测器是 特别重要的，它对整个光电系统的性能有 重大影响。争论常用光电探测器的工作原 理和使用方法是光检测技术的重要内容之 一。
光检测过程
• 光检测现象是大家都很生疏的，如人们用 眼睛观看四周的东西就是一种重要的光检 测现象。在阳光下或者在灯光下，人们能 够观察物体，如一张桌子，这是由于桌子 的漫反射光反射到人的眼睛，这些漫反射 光中携带有桌子的方位、大小、颜色等各 种信息，通过光和人眼的相互作用，就提 取出了这些信息。这些信息传给大脑，由 大脑对这些信息进展处理，人们便观察了 桌子，从而到达了观看桌子的目的。
• 人们观察了桌子这个极一般的现象包括了 用人眼作为光探测器、大脑作为处理机构 的完整的光检测过程，光源〔太阳光或灯 光〕、物体、人眼、大脑构成了一个光信 息系统。这个光信息系统包括了信号的调 制、提取与处理。人眼是一种最常用的光 探测器，光与人眼的相互作用称为生物化 学作用。
光电检测与信息处理技术
光电检测与信息处理技术光电检测是指利用光电学原理对物理量（如光、温度、压力等）进行测量的技术。
它把光电信号转换成电信号，然后通过电路进行放大处理，最后对信号进行分析，以得出需要测量的物理量。
光电检测技术主要包括三个方面：光电转换技术、信号处理技术和应用技术。
1. 光电转换技术光电转换技术是指将光信号转换成电信号的过程。
它主要通过光电二极管、光电倍增管和光电集成电路等实现。
光电二极管是一种能将光信号转换为电信号的半导体器件。
光电倍增管是一种能将光信号转换为电信号并且可以放大的半导体器件。
光电集成电路是将光电二极管或光电倍增管集成于一体的一种半导体器件。
2. 信号处理技术信号处理技术包括信号放大、滤波和解调等。
在信号处理过程中，需要将信号放大以增强信号强度，然后通过滤波消除噪声干扰，最后进行解调以还原原始信号。
3. 应用技术光电检测技术的应用非常广泛。
它被广泛应用于照明、通讯、安防和医疗等领域。
其中，照明领域是最早应用光电检测技术的领域之一。
人们利用光电二极管来制作夜视仪、红外线探测器等。
在通讯领域中，光电检测技术被广泛应用于光纤通讯中，用于将光信号转化为电信号进行处理。
在安防领域中，监控系统通常采用红外线探测器来检测周围动态，并对检测到的信号进行分类处理，判断是否为可疑信号。
医疗领域中，光电检测技术通常用于医学影像学中的影像采集和分析过程中。
利用医疗成像技术，人们可以对人体进行精确和准确的分析和诊断。
综上所述，光电检测技术在现代科技中发挥着越来越重要的作用。
尤其是在信息处理领域中，光电检测技术可以大大提高信息处理的效率和精度。
因此，科研人员需要不断地开发新的光电检测技术，以更好地满足工业和社会的需求。
光电检测技术绪论
光电检测技术涉及光电子学、物 理学、化学、材料科学等多个学 科领域，是现代信息科学的重要 组成部分。
光电检测技术的应用领域
在通信领域，光电检测技术用于 光纤通信、光信号处理境监测领域，光电检测技术 用于气体成分分析、水质监测、 气象观测等方面，为环境保护和 治理提供技术支持。
光电检测技术绪论
• 光电检测技术概述 • 光电检测技术的基本原理 • 光电检测技术的分类 • 光电检测技术的应用实例 • 光电检测技术的挑战与展望
01
光电检测技术概述
光电检测技术的定义
01
光电检测技术是指利用光子与电 子相互作用产生电信号，通过测 量电信号实现对光信号的检测和 转换的一种技术。
精度提升
随着科技的发展，光电检测技术 需要更高的精度以适应各种应用 场景，如光学通信、生物医疗和
环境监测等。
响应速度优化
在某些实时性要求较高的场合， 如高速运动目标跟踪和高速信号 处理，光电检测技术需要具备更
快的响应速度。
算法改进
通过算法优化和改进，提高光电 检测系统的数据处理能力和实时 性，以满足高精度和高速度的要
傅里叶变换型光电检测技术主要应用于光谱 分析、光学通信、激光雷达等方面。通过不 同的光学系统和信号处理方法，可以实现不
同的检测功能。
04
光电检测技术的应用实例
光电测距技术
激光雷达测距
利用激光雷达发射激光束并接收反射 回来的信号，通过测量光束往返时间 来计算目标距离，广泛应用于无人驾 驶、环境监测等领域。
超声波测距
利用超声波发射器发出超声波并接收 回波，通过测量回波时间计算目标距 离，常用于近距离测距，如机器人避 障等。
光电跟踪技术
红外跟踪
光电信息技术在新型互联网产业中的应用
光电信息技术在新型互联网产业中的应用第一章、前言近年来，随着计算机技术和通信技术的迅速发展，互联网的普及和应用已成为全球化时代的重要标志之一。
新型互联网的兴起正是主要得益于前沿技术的应用，使得互联网不再是单纯的信息传递工具，而变得更为智能化和高效化。
光电信息技术作为其中重要的一项，也在成为新型互联网产业的重要引擎。
第二章、光电信息技术的基本介绍光电信息技术是一种基于光电子元器件和光电集成电路的电子信息技术。
这项技术可以通过利用光电物理特性实现信息的高速传输和转换。
光电信息技术具有传输速度快，噪声小，抗干扰性强等特点，在信息处理、通讯和存储方面具有广泛的应用前景。
光电信息技术的出现和发展，为新型互联网产业的提升和升级提供了更多的可能性。
第三章、光电信息技术在数据中心中的应用在新型互联网产业中，数据中心是负责处理、存储和传输大量数据的核心。
在数据中心中，光电信息技术的应用是十分广泛的，涉及到的技术主要有四个方面：1、光纤通信技术光纤通信技术是一种基于光传输的高速通信技术。
利用光纤作为传输介质，信号传输更加迅速、有效。
在数据中心中，光纤通信技术能够更加高效地满足数据的传输和收发需求，可实现数十Gbps、甚至更高速率的传输，大幅提高了数据传输的效率。
2、光电转换技术光电转换技术是将光信号转化为电信号或者将电信号转化为光信号的过程，是光电信息技术的核心。
在数据中心中，为了满足所有设备之间的互联和数据的传输，需要不断地进行信号转换，光电转换技术正是解决这一难题的有效方法。
3、光存储技术光存储技术利用光的特性存储数据，并在需要时读取数据。
与传统存储技术相比，光存储技术具有更高的存储容量和更快的读写速度。
在数据中心中，借助光存储技术，数据中心的信息存储具有高可靠性和高效性，为数据中心的运营和管理提供了有力的支持。
4、光电芯片光电芯片是将光电转换器件和电子集成电路融合在一起的芯片，具有更高的灵活性和更快的数据传输速度。
光电信息实验报告
一、实验目的1. 了解光电信息科学与工程的基本原理和实验方法。
2. 掌握光电效应的基本规律及其应用。
3. 学习光电检测技术的原理和操作方法。
4. 培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理光电效应是指当光照射到某些物质表面时，物质中的电子吸收光能并逸出表面的现象。
光电效应的基本规律包括：1. 光电子的逸出功与光的频率有关，当光的频率大于某一特定值时，光电子才能逸出。
2. 光电子的动能与光的频率成正比，与光强度无关。
3. 光电流与光强度成正比。
光电检测技术是利用光电效应将光信号转换为电信号的技术。
常见的光电检测元件有光电管、光电二极管、光电三极管等。
三、实验仪器与材料1. 光源：卤钨灯、激光笔2. 光电检测元件：光电管、光电二极管、光电三极管3. 测量仪器：示波器、万用表、信号发生器4. 实验架、导线、连接器等四、实验内容1. 光电效应实验1.1. 调节光源，使其照射到光电检测元件上。
1.2. 使用示波器观察光电流的变化。
1.3. 改变光源的频率和强度，观察光电流的变化。
1.4. 分析光电效应的基本规律。
2. 光电检测技术实验2.1. 调节信号发生器，产生不同频率和强度的光信号。
2.2. 使用光电检测元件检测光信号。
2.3. 利用示波器观察光电流的变化。
2.4. 分析光电检测技术的原理和操作方法。
五、实验步骤1. 准备实验仪器和材料，检查设备是否正常。
2. 将光电检测元件连接到示波器和信号发生器上。
3. 调节光源，使其照射到光电检测元件上。
4. 使用示波器观察光电流的变化，记录实验数据。
5. 改变光源的频率和强度，重复步骤4，观察光电流的变化。
6. 分析实验数据，得出结论。
六、实验结果与分析1. 光电效应实验结果：1.1. 当光的频率大于光电检测元件的截止频率时，光电流随光强度的增加而增加。
1.2. 光电子的动能随光的频率增加而增加。
1.3. 光电流与光强度成正比。
2. 光电检测技术实验结果：2.1. 光电检测元件能够将光信号转换为电信号。
光电检测——精选推荐
光电检测绪论1、光电技术：光电信息变换+光电检测技术；⾸先将⾮电信息量通过光学变换装置变为光学信息量，然后⽤光电器件将光学信息量转换成电信号，再经过前置放⼤器和电路处理后，就能实现对⾮电信息量进⾏检测、传递、存储、控制、计算和显⽰等。
2、光电检测特点：精度⾼、速度快、⾮接触式检测，适⽤于⽣产过程中的⾃动检测和控制。
3、光电装置（1-6为光电传感器）1光源→2光学系统→3被测对象→4光学系统→5光电器件→6变换电路→7电路处理→8显⽰打印(1)光学系统：将与被测对象有关的光信息变为泳⾐被检取和处理的光信息。
(2)光电器件：将光信号变为电信号a、按⼯作原理分为外光电效应：真空光电管、真空摄像管、变像管、增强器等。
内光电效应：分为光电导效应（如光敏电阻）和光⽣伏特效应（如半导体光电管和光电池）。
b、按光电器件的空间分辨能⼒分为成像器件和⾮成像器件。
(3)变换电路：检取和放⼤信号；⼀般包括光电器件的偏置电路、负载、前置放⼤器。
(4)电路处理：将电信号进⾏放⼤、整形、量化、单⽚机信号处理等。
4、光电技术的优点：(1)光电传感器中的光电器件多为半导体器件，具有体积⼩、性能稳定、使⽤⽅便等特点；光电技术具有电⼦技术的六⼤功能，便于数字化和智能化。
(2)⽤于检测⾮电量时速度快、精度⾼。
(3)光电传感器是⾮接触式传感器，克服了接触式传感器的摩擦磨损和影响变换精度等缺点，适⽤于⽣产过程中的⾃动检测和控制。
另外，⽤光导纤维传输光信息不受⽅向和位置限制，⽐较⽅便。
(4)利⽤光远距离传输的特点，便于遥测遥控。
第1章光电信息变换的基本知识1.1 光的两重性知识点：光⼦的有关知识光的⼀个基本性质，就是同时具有波动性和微粒性，即具有波粒⼆象性。
⼀般地说，在光的⼲涉与衍射等现象中，光的波动性较明显，这时往往把光看成是由⼀列⼀列的光波组成的；⽽在原⼦发射或吸收等现象中，光的微粒性较明显，往往把光看作是⼀个⼀个的光⼦组成的。
1.1.1 电磁波谱和光谱1、光有波动性和粒⼦性，是⼀种电磁辐射。
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光电检测技术特点
核心是将光波参量转换为电参量（电压、电流） 其特点是将光波各种参量，以光强（功率、能量）
安全检查
3.发展集成化、 功能化的传感器
可拍照的手机
4.采用计算机技术，使检测技术智能化
面部 识别技术
5.发展网络化传感器及检测系统
本课程内容安排
¾ 前言（2学时） ¾ 第一章信息的光传输（12学时） ¾ 第二章光电探测（8学时） ¾ 第三章光波参数的检测（10学时） ¾ 第四章微弱光信号检测（8学时）
1961 提出激光陀螺 1983 激光陀螺生产 1976光纤陀螺 1985低精度光纤陀螺问世
1980s 早期, 原理性研究 (大学中) 1980s 后期, 产品研制 2000s, 行业应用 国外: 0.001 0/h 国内: 0.01 0/h
人们对光波认识从有史以来即开始 很长一段历史以来，主要应用光波的照明及成像特性，
在光纤里低损耗、远距离传输——通信 对被测对象无损害诊断的好手段——测
量、传感
抗电磁干扰——通信，传感
光波这些优点还需大力开发
光电信息检测的重要性
人眼信息80% 一般光电系统包括如下部分：
信号源
大气、空间、水下、光纤
光学信道
光学信道
光发射
光传输
执行
控制系统
显示、打印、存储、 处理
办公商务：扫描仪：文档扫描---线阵CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管
医疗卫生：数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器 电子血压计：血压检测 --- 压力传感器 血糖测试仪、胆固醇检测仪 --- 离子传感器
CCD数码照相机的结构 三基色分离原理
数码相机的结构解剖
拦截器：能识别真假 弹头，敌友方
五、检测技术在航天领域的应用
“阿波罗10”：
火箭部分---2077个传感器 飞船部分---1218个传感器
神州飞船：
185台（套）仪器装置
检测参数---加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 声学
检测技术的发展趋势
1.不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长 使用寿命、提高可靠性
共计40学时
第一章 信息的光传输
1.1光波的电磁特性 1.2信息的光调制 1.3光辐射与光传输
§1.1光波的电磁特性
一、光的基本性质
Electromagnetic Spectrum
无线电波 微波 电学
太赫兹 红外线 “THz 空隙” 光学
可 见
紫外线
Xγ 射射
光
线线
原子核
可见光波长范围是400nm-760nm。 光的干涉、衍射和偏振现象说明光的波动性.
在这个时期，美国麻省理工学院利用He - Ne激光器和CO2激光器 进行了大气激光通信试验
1970 康宁 公司制出20dB/km光纤 1976年美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通
信系统的现场试验
1989年第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统建成 2000年，第四代、第五代光纤通信系统
形式转换成电参量。 9相位的变化将在光的干涉现象中反映为光强在空
间位置上的变化 9偏振等的改变将使光强在空间方向上的分配产生
变更 9光波频率的改变则会使光强在频谱图上分布改变
光电检测技术的应用
一、在工业生产领域的应用
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位…. 现代工程装备中，检测环节的成本约占50~70%
常以电场强度矢量E的振动方向代表光波的振动方向.矢量E
称为光矢量。
二、光波的偏振特性
光波是横波，即表明E在传播过程中始终位于垂直于传播方向
上 下 范 围
智能空调能检测 出屋内是否有人，微 处理器据此自动调节 空调的出风量，以达 到节能的目的。
左右范围
空调中，热释电传感器的菲涅尔 透镜做成球形状，从而能感受到屋内 一定空间角范围里是否有人，以及人 是静止着还是走动着。
红外线辐射温度计用于人体额温测量
光电自动门
自动门光电传感器 放大图
前言
光学历史回顾 光波作为信息载体的优点 光电信息检测重要性 光电信息检测特点 光电信息检测应用 本课程内容
历史回顾
光-Light，是我们最熟悉的现象之一，没有光人类就无法生存。 光的历史很悠久
1604年 开普勒（J.Kepler）写出光学著作，他研究了小孔成像，并从几何 光学的角度加以解释说明，提出光的强度和到达光源的距离的平方成反比， 开普勒在光学领域的贡献是非常卓越的。他是近代光学的奠基者。
既来之，则 安之。
请关掉手机
参考书
“光电系统与信号处理”叶嘉雄等 科学出版社 1997 “光电检测技术与应用”郭培源等 北京航空航天大学出
版社 2010 “光电子技术”（第二版）梅遂生等 国防工业出版社
2008 “Introduction to Optical Electronics ” A.Yariv 1981 “光纤通信系统” L.G.Kazovsky etc 张肇仪等译 人民
描述介质光学性质的常数和电磁学性质的常数联系在一起了
无论人生理还是光电器件只对光波的电矢量E起反应
均匀介质中的平面波和球面波
波动方程最简单又最重要的解是平面波解
E平v (面rv波, t：) =
vi
(
ω
t
−
v k
⋅
rv
+
ϕ
0
)
E e0
球面波：
Ev ( rv, t ) =
v E0
ei
(
ω
t
−
v k
把伽利略望远镜的凹透镜目镜改成小凸透镜，这种望远镜被称为开普勒望 远镜，开普勒还对人的视觉进行了研究
1661年 费马（P.Fermat）提出费马原理 17世纪后半叶，牛顿、惠更斯提出光的“微粒”与“波动”学说 1860 麦克斯韦（C.Maxwell）建立光的电磁理论 1881 迈克尔逊（A.A.Michelson)建立著名干涉实验，1907获诺贝尔奖 1906 普朗克（MAx Planck）提出辐射的量子理论，成为近代物理起点，
光的经典本质是光频电磁波
电磁传播的波动方程
9 在无界的均匀透明介质中，由麦克斯韦方程组导出
∇2 E − 1 ∂2 E = 0 υ 2 ∂t 2
∇2 H
−1 υ2
∂2 H ∂t 2
=0
其中，υ = c = c n εrμr
υ − 光在介质中速度，ε r、μr为相对介电常数与磁导率
对于一般的非铁磁物质，μr ≈ 1，
检测技术在汽车中的应用日新月异
汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。
发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等
邮电出版社 1999 “激光干涉测试技术及其应用” 张琢 机械工业出版社
1998 “光电探测技术”王清正等 电子工业出版社 1989
考核方式与成绩评定
学分2，总学时40，专业基础课，学位课 计划10周结束 答疑：周四上午，光电楼317 成绩构成比例：平时30分，期末70分 考试方式：开卷
1918获诺贝尔奖 1905 爱因斯坦（Albert Einstein）提出相对论，并解释电光效应实验，
1921获诺贝尔奖 1960 梅曼（Meiman）发明第一台红宝石激光器 1966 高锟（Kun Gao）和（Hockham）提出光纤概念，指明通过“原材料
的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向，2009 年获诺贝尔奖
原始形式的光通信:中国古代用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传 送信息
1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波传送话音的“光电 话”。贝尔光电话是现代光通信的雏型。
1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器， 给 光通信带来了新的希望。激光器的发明和应用， 使沉睡了80年的 光通信进入一个崭新的阶段
（索尼F828）
CCD
CCD数码显微镜拍摄的金属表面显微照片
CCD数码摄像机
CMOS视频摄像头
带红外LED 照明的CMOS 视频摄像头
热释电传感器应用
热释电 传感器用于 自动亮灯， 当然也可以 用于防盗
热释电传感器 的感应范围
热释电感应灯
热释电 传感器
自动感应灯
（参考施特朗公司资料）
热释电传感器在智能空调中的应用
有效检测区域
三、检测技术在军事上的应用
美军研制的未来单兵作战武器
夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术 激光测距仪：可精确的定位目标。
四、检测技术在国防领域的应用
美国国家导弹防御计划---NMD
1.地基拦截器 2.早期预警系统 3.前沿部署(如雷达） 4.管理与控制系统 5. 卫星红外线监测系统
监测系统: 探测和发现 敌人导弹的发射并追踪 导弹的飞行轨道；
⋅rv
+ϕ
0
)
r
参量：振幅、频率（波长）、相位、偏振
–在光电检测中有何意义？
辐射照度
由于光的频率很高，如可见光的频率为1014Hz量级 ，探 测器响应时间较慢，如响应最快的光电二极管，其响