光电检测技术与应用 第1章 绪论

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1、第一章绪论7/17/20211光信息科学与技术系1.1信息技术及光电检测技术信息技术：微电子技术、光子信息技术和光电信息技术传统的电子技术微电子技术光子信息技术光电信息技术7/17/20212光信息科学与技术系微电子技术：通过控制固体内电子的微观运动来实现对信息的加工处理，并在固体的微区（小到几个晶格）内进行，将一个电子功能部件甚至一个系统集成在一个很小的芯片上。光子信息技术：以光集成技术为核心的有关光学元器件制造的应用技术，利用传统工艺将有源和无源光学器件集成在一起，构成能完成光学信息采集处理和存储等功能的系统光电信息技术：光与电子转换及其应用技

2、术，光频段微电子技术。传统的电子技术微电子技术光子信息技术光电信息技术光电检测技术7/17/20213光信息科学与技术系光电信息技术1、光电源器件（包括激光器）和可控光功能器件及集成2、光通信和综合信息网络3、光频微电子4、光电方法用于瞬态光学观测以光电子学为基础,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。它涉及到：5、光电传感、光纤传感和图象传感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、混合光电信息处理、识别和图象分析7/17/20214光信息科学与技术系光电信息技术9、光电人工

3、智能和机器视觉10、光（电）逻辑运算和光（电）计算机及光电数据存储11、生物光子学本课程着重在光电检测的元器件、系统、方法和应用。7/17/20215光信息科学与技术系光电检测技术光电传感器：基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种光电器件将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出。光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。它将被测量的量转换成光通量,再转换成电量，并综合利用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量光电检测系统光学变换光电变换电路处理7/17/20216光信息科学与技术系光电探测器的种类类型实例PN结PN光电二极管（Si,Ge,Ga

4、As)PIN光电二极管（Si）雪崩光电二极管(Si,Ge)光电晶体管(Si)集成光电传感器和光电晶闸管(Si)非PN结光电元件(CdS,CdSe,Se,PbS)热电元件(PZT,LiTaO3,PbTiO3)电子管类光电管，摄像管，光电倍增管其他类色敏传感器固体图象传感器（SI，CCD/MOS/CPD型）位置检测用元件（PSD）光电池返回7/17/20217光信息科学与技术系光电检测系统(一)光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、反射、散射、衍射、折射、透射等）进行检测，即通过光电检测器件接收光辐

5、射并转换为电信号。由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用的信息，再经过A/D变换接口输入微型计算机运算、处理，最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理量。7/17/20218光信息科学与技术系光电检测系统(二)变换电路光电传感光源光学系统被测对象光学变换电信号处理存储显示控制光学变换电路处理7/17/20219光信息科学与技术系光电检测系统(三)光学变换时域变换：调制振幅、频率、相位、脉宽空域变换：光学扫描光学参量调制：光强、波长、相位、偏振形成能被光电探测器接收，便于后续电学处理的光学信息。光电变换光电/热电器件（传感器）、变换电路、前置放大

6、将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）。电路处理放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、控制。7/17/202110光信息科学与技术系光电检测系统与人操作功能比较被测物体感觉器官人脑手控被测物体光电传感微机执行机构光电传感部分相当于人身的感觉器官7/17/202111光信息科学与技术系光电检测系统的功能分类测量检查型:几何量:长度、角度、形状、位置、形变、面积、体积、距离。运动量：速度、加速度、振动表面形状：光洁度、庇病、伤痕工作过程：湿度、流量、压力、物位、PH值、浓度等机械量：重量、压力、应变、压强电学量：电流

7、、电压、电场、磁场光学量：吸收、反射、透射、光度、色度、波长、光谱7/17/202112光信息科学与技术系控制跟踪型跟踪控制：激光制导，红外制导数值控制：自动定位，图形加工形成，数值控制图象分析型图形检测图形分析7/17/202113光信息科学与技术系1.2光电检测与光电传感器概念1、检测与测量检测：通过一定的物理方式，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。测量方式：直接测量：温度计，电压表间接测量：由电压和电流数值

8、，通过关系计算出功率7/17/202114光信息科学与技术系2、光电传感器与敏感器的概念敏感器光电传感器---光电效应：将