現(xiàn)代光電信息技術(shù)及應(yīng)用

前言

　　光具有極快的速度、極大的頻寬、極高的信息容量，在現(xiàn)代信息技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代光電信息技術(shù)是光學(xué)技術(shù)、光電子技術(shù)、微電子技術(shù)，信息技術(shù)、光信息技術(shù)、計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)等相互交叉、相互滲透和相互結(jié)合的產(chǎn)物，是多學(xué)科綜合技術(shù)，它研究以光波為信息的載體，通過對光波實施控制、調(diào)制、傳感、轉(zhuǎn)換、存儲、處理和顯示等技術(shù)方法，獲取所需要的信息，其研究內(nèi)容包括光的輻射、傳輸、探測、光與物質(zhì)的相互作用以及光電信息的轉(zhuǎn)換、存儲、處理與顯示等眾多領(lǐng)域?！　‖F(xiàn)代光電信息技術(shù)具有如下特點：其一，有效延伸人眼的視覺功能，使其探測閾值達到光子探測的極限水平，而探測的光譜范圍在長波方向達到了亞毫米波段，在短波限則延伸到紫外線、x射線、y射線乃至高能粒子；其二，以光為信息載體，結(jié)合計算機的研究成果，極大地提高了光電系統(tǒng)的響應(yīng)速度、帶寬和信息容量。使超快速現(xiàn)象（核爆炸、火箭發(fā)射等）可以在納秒（ns）、皮秒（ps）甚至飛秒（fs）量級得以記錄，利用光網(wǎng)絡(luò)的多臺計算機傳輸和處理海量信息得以實現(xiàn)?！　』谝陨咸攸c，現(xiàn)代光電信息技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的各行各業(yè)。對信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展起著重要的作用?！　”緯亲髡咴诠怆娦畔⒓夹g(shù)領(lǐng)域多年研究工作的總結(jié)，全書共分六章。第1章論述激光告警技術(shù)及應(yīng)用；第2章論述瞬態(tài)表面高溫光電探測技術(shù)及應(yīng)用；第3章論述甲烷濃度光電測試技術(shù)及其應(yīng)用；第4章論述棱鏡反射光技術(shù)及其在溶液濃度測量中的應(yīng)用；第5章論述人眼視光學(xué)特性光電信息技術(shù)及應(yīng)用；第6章論述激光光幕技術(shù)及應(yīng)用。　　本書第1章由張記龍教授撰寫，第2章由郝曉劍教授撰寫，第3章由李曉副教授撰寫，第4章由張志偉副教授撰寫，第5章由趙俊奇高工撰寫，第6章由趙冬娥教授撰寫，全書由張記龍教授統(tǒng)稿?！　”緯婕皡⒖嘉墨I較多，作者雖試圖將其一一列出，但也難免疏漏，對于遺漏，請讀者諒解。我們對成書過程中參考過的所有文獻資料的作者表示真誠的感謝?！　‖F(xiàn)代光電信息技術(shù)涉及學(xué)科較多，盡管研究和成書過程中作者參閱了大量國內(nèi)外相關(guān)資料，但因作者水平有限，仍難免有欠妥之處，誠懇廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書以編者多年從事光電信息技術(shù)及其應(yīng)用方面的研究為基礎(chǔ)，內(nèi)容均來自國家自然科學(xué)基金項目、國際科技合作項目、國防專項和國家新產(chǎn)品開發(fā)計劃等的研究成果。    該書分六個專題，分別論述激光告警技術(shù)及應(yīng)用、瞬態(tài)表面高溫光電探測技術(shù)及應(yīng)用、甲烷濃度光電測試技術(shù)及應(yīng)用、棱鏡反射光技術(shù)及其在溶液濃度測量中的應(yīng)用、人眼視光學(xué)特性光電信息技術(shù)及應(yīng)用以及激光光幕技術(shù)及應(yīng)用。這六個專題自成體系，相對獨立，內(nèi)容涉及光源、光的傳播、光的轉(zhuǎn)換、光的調(diào)制、光的探測、光與物質(zhì)的相互作用、信息采集與處理等光電信息技術(shù)的相關(guān)領(lǐng)域。激光告警技術(shù)重點論述相干探測和傅里葉變換光譜探測技術(shù)；瞬態(tài)表面高溫光電探測技術(shù)則以黑體輻射為基礎(chǔ)，論述藍寶石高溫傳感器及其溫度絕對校準(zhǔn)原理；甲烷濃度光電測試技術(shù)則重點研究氣體濃度光譜測試技術(shù)、差分吸收和二次諧波檢測技術(shù)；棱鏡反射光技術(shù)及其在溶液濃度測量中的應(yīng)用論述了消失波特性和棱鏡表面等離子體共振特性，重點研究棱鏡反射光技術(shù)在溶液濃度測試中的理論和方法；人眼視光學(xué)特性光電信息技術(shù)主要論述客覺驗光儀和眼睛角膜光電測試方法；激光光幕技術(shù)則研究激光光幕形成理論和以光幕為區(qū)截裝置的彈丸速度光電測試技術(shù)及激光測速靶。    本書可為從事光電信息技術(shù)及其應(yīng)用研究的技術(shù)人員、研究生提供參考。

作者簡介

張記龍（1964- ），男，1964年生，山西汾西人，教授，博士生導(dǎo)師，山西省光電信息與儀器工程技術(shù)研究中心主任。山西省重點學(xué)科《信號與信息處理》學(xué)術(shù)帶頭人之一，教育部學(xué)科評議專家，中國兵工學(xué)會會員，中國儀器儀表學(xué)會高級會員，中國光學(xué)學(xué)會會員。1986年畢業(yè)于山西大學(xué)物理系無線電電子學(xué)專業(yè)，獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位；1991年畢業(yè)于原太原機械學(xué)院（現(xiàn)為中北大學(xué)）測試計量技術(shù)及儀器專業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位；2000年獲俄羅斯圣彼得堡精密機械與光學(xué)大學(xué)“光電儀器與系統(tǒng)”博士學(xué)位；2004-2005年在英國University of Strathclyde做高級訪問學(xué)者。
    主要從事光電信息處理、光電儀器與系統(tǒng)等領(lǐng)域的科研與教學(xué)工作，完成了國家自然科學(xué)基金、科技部國際科技合作項目等多項國家級科研項目；2007年獲山西省科學(xué)技術(shù)獎技術(shù)發(fā)明一等獎（排名第一），2002年獲山西省科技進步二等獎（排名第一），1996年獲國家科技進步三等獎（排名第四）；獲得國家發(fā)明專利6項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，出版著作2部。
    2004年被評為山西省高等學(xué)校青年學(xué)術(shù)帶頭人，2007年被評為山西省高等學(xué)校中青年拔尖創(chuàng)新人才、山西省模范教師和山西省委聯(lián)系的高級專家，2008年入選山西省“新世紀(jì)學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人333人才工程”省級人選，2009年入選“新世紀(jì)百千萬人才工程”國家級人選。

書籍目錄

第1章 激光告警技術(shù)及應(yīng)用  1.1 概述  1.2 光譜識別型激光告警技術(shù)    1.2.1  非成像光譜識別型    1.2.2 成像光譜識別型  1.3 相干識別型激光告警技術(shù)    1.3.1 F-P型激光告警技術(shù)    1.3.2 Michelson干涉型激光告警技術(shù)-    1.3.3 光柵衍射型激光告警技術(shù)    1.3.4 傅里葉變換激光告警技術(shù)    1.3.5 其他相干激光告警技術(shù)  1.4 激光告警技術(shù)發(fā)展趨勢  參考文獻第2章 瞬態(tài)表面高溫光電探測技術(shù)及應(yīng)用  2.1 瞬態(tài)表面高溫測量系統(tǒng)    2.1.1 藍寶石光纖黑體腔傳感器設(shè)計    2.1.2 測溫原理    2.1.3 某導(dǎo)彈發(fā)射箱前框瞬態(tài)高溫測試  2.2 可溯源瞬態(tài)表面溫度傳感器動態(tài)校準(zhǔn)系統(tǒng)    2.2.1 系統(tǒng)組成及工作原理    2.2.2 熱電偶溫度傳感器動態(tài)特性實驗研究  2.3 瞬態(tài)超高溫測試的外推方法    2.3.1 藍寶石光纖黑體腔溫度外推測試方法    2.3.2 模型的建立及分析    2.3.3 外推測溫的實驗驗證  參考文獻第3章 甲烷濃度光電測試技術(shù)及其應(yīng)用  3.1 概述  3.2 瓦斯氣體檢測的基本方法  3.3 氣體特征光譜吸收原理  3.4 基于光譜吸收原理的檢測方法    3.4.1 差分吸收技術(shù)    3.4.2 諧波檢測技術(shù)  3.5 瓦斯氣體監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計    3.5.1 光源模塊    3.5.2 傳感模塊    3.5.3 光電轉(zhuǎn)換及電路模塊    3.5.4 信號采集及處理模塊    3.5.5 測試結(jié)果  3.6 瓦斯?jié)舛扰c溫度無線光纖光電混合網(wǎng)絡(luò)    3.6.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    3.6.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點    3.6.3 節(jié)點軟件設(shè)計    3.6.4 區(qū)域差分定位算法    3.6.5 上位機監(jiān)控系統(tǒng)    3.6.6 試驗結(jié)果    參考文獻第4章 棱鏡反射光技術(shù)及其在溶液濃度測量中的應(yīng)用  4.1 平面光波在界面的全反射特性和偏振光的產(chǎn)生    4.1.1 平面光波的全反射特性    4.1.2 消失波的基本概念及其特點    4.1.3 偏振光產(chǎn)生的基本原理和方法  4.2 金屬薄膜的基本特性    4.2.1 金屬薄膜光學(xué)特性的一般特點    4.2.2 銀膜和金膜在應(yīng)用中的特點    4.2.3 透明基片上的單層吸收膜的反射特性  4.3 表面等離子體共振傳感器的基本概念和基本理論    4.3.1 等離子體與表面等離子體概念    4.3.2 表面等離子體共振效應(yīng)的基本概念    4.3.3 表面等離子體波共振的三種解釋  4.4 棱鏡型表面等離子體共振傳感器的理論研究    4.4.1 棱鏡型SPR傳感器金屬膜的厚度    4.4.2 棱鏡折射率對SPR傳感器共振角的影響    4.4.3 溶液濃度對SPR傳感器共振角的影響　……第5章 人眼視光學(xué)特性光電信息技術(shù)及應(yīng)用第6章 激光光幕技術(shù)及應(yīng)用參考文獻

章節(jié)摘錄

　　從上述激光告警技術(shù)研究現(xiàn)狀可以看出，早期的激光告警裝置主要是非成像型告警，其波長覆蓋范圍較窄，主要集中在可見和近紅外波段；方位分辨力較低，一般為幾度到幾十度，取決于光電二極管的數(shù)量；不能確定激光波長；系統(tǒng)大而笨重，作戰(zhàn)效能不高。隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展，軍用激光器的種類和波長覆蓋范圍迅速擴大，對激光告警裝置的要求越來越高。同時，現(xiàn)代光電子技術(shù)的深入發(fā)展，也使得研制更商性能的激光告警裝置成為可能?！　∧壳?，激光告警技術(shù)的研究主要集中在以下幾個方面：　?。?）將波長覆蓋范圍不同的告警器組合到一起，以拓寬光譜響應(yīng)范圍，發(fā)展對中、遠紅外激光的被動告警技術(shù)；　?。?）為了測定激光波長和提高系統(tǒng)信噪比，開發(fā)各種相干識別型激光告警裝置；以消除或抑制太陽光、炮火閃光等復(fù)雜背景光的干擾，提高告警概率；　?。?）提高激光告警的方位分辨力，如采用光纖延遲技術(shù)、CCD攝像技術(shù)，在非成像型告警裝置中采用鄰域相關(guān)技術(shù)等；　　（4）為了更精確地判斷激光威脅源的性質(zhì)，要求告警裝置能夠識別激光的光譜及脈沖特性，希望能獲得足夠多的信息，保證高的告警概率和低的虛警率，以便識別和采取有效的對抗措施；　?。?）為了適合于單兵使用，開發(fā)小型、便攜式的激光告警裝置；　?。?）為對抗激光對衛(wèi)星的威脅，需開發(fā)小型的、抗輻射能力強的星載激光告警設(shè)備；　?。?）充分將光纖前端技術(shù)、現(xiàn)代光學(xué)信息理論以及應(yīng)用光學(xué)的最新成果應(yīng)用于激光告警系統(tǒng)。

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