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2015/11/51光电探测与信号处理12015/11/52光学相关课程电子学相关课程光电探测与信号处理2015/11/5光电探测与信号处理32015/11/5绪论42015/11/50.1信息和光电技术信息是事物与过程的表征特性，它的表现形式是数字、公式、记录、图形、符号或其它抽象标志的形式。信息本身可以认为是属于抽象范畴的，但其载体总是以一种具有物质能量形态的信号形式出现。信息工程：凡是用以识别、控制、处理、存贮与显示等任何一种信息方法的系统。信息学科；信息领域；信息社会。52015/11/5信息载体——光信息与电信息均属于电磁波；物理理论基础相同。频段范围不同，信息容量差异；光信息具有多参量、并行、高速传输，视觉直接相关特点。抗干扰。60.1信息和光电技术2015/11/52015/11/52光电混合系统“光”和“电”间渗透和结合==〉光电混合系统电→光：电信号的放大、震荡、编码、调制等移植到光学系统；传统光学仪器＋电子技术，智能光电仪器；电子信息载体的“瓶颈”；光→电：高精度测量、图像技术、10-7～10-6m数量级，超精细加工等；------（简称）光电系统0.1信息和光电技术72015/11/5光电系统研究大功率光辐射的产生、控制、利用和转换--光电能量系统以光辐射和电子流为信息载体，通过光电或电光相互变换方法，进行相关的信息处理--光电信息系统0.1信息和光电技术82015/11/59光电能量系统主要是有关大容量、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2015/11/510光电信息系统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)生物医学光学有时也将“光电信息系统”成为光电系统。2015/11/5研究光电系统中光电信号的形成、传输、采集、变换及处理方法的技术学科。信息光学的电学的其它非光学的光载波信息处理（光学或电学）光电技术0.1信息和光电技术112015/11/5绪论120.1 信息和光电技术0.2 光电探测及其重要作用0.4 课程说明0.3 光电技术的特点及发展2015/11/52015/11/530.2光电探测及其重要作用将光学信息或可变为光学信息的其他信息转换为电信号，进而组成光、机、电、计算机的综合系统，实现光学信息检测的自动化的探测或检测系统。13光电探测系统（光电检测系统）2015/11/514光电探测系统光源光学系统变换对象光学变换0.2光电探测及其重要作用2015/11/515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。光学变换0.2光电探测及其重要作用2015/11/516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。光电变换放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、计算和接口。任务：达到最终目的。电路处理0.2光电探测及其重要作用2015/11/5光源、光学系统、调制器、传输介质、光电探测器和电子系统等基本环节。光电探测系统的基本组成：0.2 光电探测及其重要作用172015/11/518光电探测系统的应用测量检查: (开环系统) 几何量: 长度、角度、形状、位置、变形、面积、体积、距离。运动参量：速度、加速度和振动。表面形状：光洁度、庇病和伤痕。工作过程：湿度、流量、压力、物位、PH值、浓度、浊度。机械量：重量、应力、应变、压强。电学量：电流、电压、电场、磁场。光学量：吸收、反射、透射、光度、色度、波长、光谱。0.2光电探测及其重要作用2015/11/52015/11/5419控制跟踪：(闭环系统)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、数值控制图像分析: 图形检测图象分析0.2光电探测及其重要作用光电探测系统的应用2015/11/5典型光电系统举例——数码相机光学镜头光电图像传感器CCD/CMOS信号处理显示存储0.2光电探测及其重要作用202015/11/5印制电路板光学检测系统高分辨率成像高精度运动控制系统多种算法图像处理0.2光电探测及其重要作用待发段火箭姿态图像实时识别处理系统倾角差小于10' “黄色告警线”“红色逃逸线”－－图像分析：记录和再现目标图像并进行判读、识别或图像的运算处理——光机电算混合型0.2光电探测及其重要作用红外夜视仪红外光电子流可见光象232015/11/5绪论240.1 信息和光电技术0.2 光电探测及其重要作用0.4 课程说明0.3 光电技术的特点及发展2015/11/52015/11/550.3光电技术的特点及发展光电技术兼光学技术和电子技术的优点，具有以下的特点：高精度和远距离；高速度、大容量；测量非接触；有较强的信息处理和运算能；有广泛的适用范围。25光电系统的特点2015/11/526超大容量绿色能源相干性高亮度2015/11/5绪论270.1 信息和光电技术0.2 光电探测及其重要作用0.4 课程说明0.3 光电技术的特点及发展2015/11/5课程主要内容：理论基础光电信号变换与处理光辐射源光电探测器光电系统分析设计0.4课程说明282015/11/5学习目的（一）了解典型光电器件的原理和应用，掌握常用器件的性能和选用方法。例如：学会看器件的datasheet，掌握关键参数；对应光信号的光谱特性应选用什么探测器？对应光信号的频率特性应选用什么探测器？对应光信号的功率大小应选用什么探测器？0.4课程说明292015/11/5锗（Ge）：0.8-1.8µm硒化铅（PbSe)：2-6µm热电堆新型紫外探测器让狙击手现出原形紫外探测器光功率计红外测温仪激光功率能量探头举例0.4课程说明302015/11/52015/11/56学习目的（二）了解光电探测电路的设计方法，能设计的光电探测系统中驱动及处理电路。例如：如何设计使探测器正常工作并满足实际信号要求的偏置电路？如何设计探测器的放大电路，提高系统信噪比？（低噪声设计）如何设计微弱信号检测电路？0.4课程说明312015/11/5学习目的（三）了解常用光电探测中的信号变换方法，能分析实际的光电探测系统，并能对实际工程问题提出初步的解决方法。例如：如何使包含所需信息的光信号能易于探测？（光学调制）如何利用光信号探测实际工程对象？（激光测距、光纤传感器、光外差探测）0.4课程说明322015/11/5光学调制盘光接收电端机信号输入信号输出光发送光传输功率放大器线路放大器前置放大器光源光调制器光检测器电端机SMPIS基本光纤通信系统MPIRR激光测距应用0.4课程说明332015/11/5学习目的（四）具备初步设计光电探测系统的能力，能针对具体问题给出原理方案，提炼关键设计参数。例如：如何测量一个透明介质的透过率？如何测量一个发光光源的光谱？0.4课程说明342015/11/5教材：江文杰，《光电技术》，第二版，科学出版社，2014。参考资料教材及参考资料叶嘉雄，常大定，《光电系统与信号处理》王庆有《光电技术》《CCD应用技术》方如章《光电器件》张彤《光电器件及其应用》王以铭《电荷耦合器件原理与应用》卢春生《光电探测技术及应用》孙培懋《光电技术》王清正《光电探测技术》张肇群《光电信息处理基础》江月松《光电信息技术基础》方志豪《晶体管低噪声电路》………….0.4课程说明352015/11/5绪论+第1章7第5章3第8章4第2章3第6章6第9章4第3章3第7章6第11章2第4章4第10章6各章学时分配0.4课程说明362015/11/52015/11/57考核方式：平时作业5次，占5%；课堂测验5次，占10%；课外小设计一个，占15%；期末考试，占70%。0.4课程说明372015/11/5