光电探测技术与系统.ppt

* * * * 第一章 绪论 §1.1 信息与信息技术 §1.2 现代信息技术与光电探测 §1.3 光电探测（传感）器 §1.4 光电探测系统与仪器的构成及分类 §1.5 经典的光电探测系统及光电探测系统的特点 1.5.1 经典的光电探测系统 1.5.2 光电探测系统的特点 §1.6 光电探测系统的发展趋势 * * §1.1 信息与信息技术 物质、能量和信息是人类对客观世界认识的三个层面，其中，能量是物质的属性，也是物质的存在方式，信息则是客观世界与主观世界相联系的产物。信息的变化和转移伴随着能量的变化，信息作用于认识的主体和客体之间，使人类能够更好地认识物质与能量之间的关系。 信息的特点有： （1）信息依附于载体而存在，通过对载体的作用可以获取信息，也可将信息存储（寄载）在某个载体上； （2）信息是可以共享的，信息本身生不会因为共享而受到损失； （3）信息是可以被处理的，除能够被存储外，信息可以被加工、传输，还可以转换形态，特别是经过人脑的分析、综合和提炼而增值； （4）信息具有时效性。 信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存储、处理、检索、检测、分析和利用等的技术。信息技术主要包括以下几方面技术： * * 1、感测与识别技术 它的作用是扩展人类获取信息的感觉器官功能。 2、信息传递技术 它的主要功能是实现信息快速、可靠、安全的转移。 3、信息处理与再生技术 是对信息的综合分析或进一步提炼。 4、信息施用技术(信息过程的最后环节) 包括控制技术、显示技术等。 * * §1.2 现代信息技术与光电探测 现代信息技术的核心是计算机、软件和通信技术，技术发展的重点是微电子和光电子技术、高端计算机技术、计算机网络技术、光纤通信技术、人工智能技术、信息安全技术、卫星遥感技术、磁盘及光盘存储技术、液晶和等离子体显示技术等。 光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合技术，涉及光信息的辐射（产生）、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容，已经成为现代信息技术的一个主干。 * * 光电子技术对信息技术深入、广泛的影响反映在在以下四个方面 1、感测与识别技术 视觉------光电成像，扩展到 红外、紫外 可实现纳米级（高精度）、光子级（弱信号）和万伏级（强信号）的测量，不断满足日益开拓的人类社会对信息获取的要求，如紫外线、可见光和红外波段的光电成像和遥感、光纤传感等。 2、信息传递技术 光纤 3、信息处理与再生技术 光电信息处理是光学信息处理与电子学信息处理交叉融合的产物。 4、信息施用技术 …… §1.2 现代信息技术与光电探测 * * 光电探测技术是光电信息技术的源头 光电探测技术的发展是随着其它相关技术的发展而发展的。由于激光技术、光波导技术、光电子技术、光纤技术、计算机技术的发展，以及傅立叶光学、现代光学、二元光学和微光学的出现和发展，光电探测技术无论从探测方法、原理、精度、效率，还是适用的领域范围都获得了巨大发展，是上述相关技术发展的综合体现。 特点 （1）高精度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。 （2）高速度：光速是最快的。 （3）远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。 （4）非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。 （5）寿命长：光电探测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长，工 作可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。 （6）数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能力。 * * §1.3 光电探测（传感）器 将光能量转换为电量的器件称为光电传感器或光电元件。光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号的变化（当被测物理量本身是光辐射时，无需专门的转换），然后通过光电转换元件变换成电信号。 光电传感器的工作基础是光电效应或热电效应。 热电探测传感器也归类为光电传感器。 * * 表1.3-1 光电传感器类型 光电传感器 光电传感器实例 ＰＮ结 PN光电二极管（材料采用Si, Ge, Ga, As） PIN光电二极管（材料采用Si） 雪崩光电二极管（材料采用Si, Ge） 光电晶体管[含光电达林顿管]（材料采用Si） 集成光电传感器和光电晶体（材料采用Si） 光电池（材料采用S） 非PN结 光电元件（材料采用CdS, CdSe, Se, PbS） 热电元件（材料采用PZT，LiTaO3, Se, LiTiO3, 双金属） 电子管类 光电管、摄像管、光电倍增管 其它类 色敏传感器（材料采用Si, ?-Si）