Optoelectronics Technology and Applications 2nd Edition (Zhou Zigang, Hu Xiuzhen)

This book has 6 chapters, and the main contents include: radiometry and photometry, the physical basis of laser generation and its engineering applications; the propagation laws and characteristics of laser beams in the atmosphere, electro-optic crystals, acousto-optic crystals, optical fibers and other media, as well as related technologies and applications; the principles, structures, parameters and technical characteristics of electro-optic, acousto-optic and magneto-optic modulation of laser beams; the physical effects, principles, structures and characteristics of photoelectric detection devices, as well as technical applications; the basic concepts, principles, structures and comprehensive characteristics of photoelectric imaging, as well as engineering applications; the basic principles, performance parameters and display technologies of photoelectric display, etc. This book provides supporting teaching outlines, examination outlines, electronic courseware, chapter exercises and final examination simulation questions, optoelectronic technology videos, successful course design cases, etc. Chapter 1 Optical Radiation and Lasers (1) 1.1 Optical Radiation (1) 1.1.1 Electromagnetic Spectrum (1) 1.1.2 Optical Radiation (2) 1.1.3 Basic Laws of Thermal Radiation (3) 1.2 Radiometric Measurement and Photometric Measurement (5) 1.2.1 Radiometric Measurement (6) 1.2.2 Photometric Measurement (7) 1.2.3 Relationship between Photometric Measurement and Radiometric Measurement (10) 1.3 Basic Principles of Lasers (11) 1.3.1 Basic Properties of Photons (11) 1.3.2 Physical Basis of Laser Generation (12) 1.4 Typical Lasers and Their Applications (17) 1.4.1 Types of Lasers (17) 1.4.2 Solid-State Lasers (19) 1.4.3 Gas Lasers (20) 1.4.4 Semiconductor Lasers (21) 1.4.5 Fiber Lasers (22) 1.4.6 Laser Characteristics (23) Optoelectronic Scientists and the Nobel Prize (24) Engineering and Technology Cases (25) Exercises (27) Chapter 2 Light Beam Propagation (30) 2.1 Light Propagation in the Atmosphere (30) 2.1.1 Atmospheric Transmission (30) 2.1.2 Turbulence Effect (33) 2.2 Light Propagation in Electro-Optic Crystals (35) 2.2.1 Electro-Optic Effect (35) 2.2.2 Phase Delay (37) 2.3 Light Propagation in Acousto-Optic Crystals (43) 2.3.1 Acousto-Optic Effect (43) 2.3.2 Acousto-Optic Diffraction (45) 2.4 Light Propagation in Magneto-Optic Media (48) 2.4.1 Magneto-Optic Effect (48) 2.4.2 Magneto-Optic Polarization (48) 2.5 Light Propagation in Optical Fibers (51) 2.5.1 Weak Guidance Condition (51) 2.5.2 Propagation of light in step-index optical fibers (52) 2.5.3 Propagation of meridional rays in gradient-index optical fibers (54) 2.5.4 Attenuation and dispersion characteristics of light beams in optical fiber waveguides (54) 2.6 Propagation of light in nonlinear media (57) 2.6.1 Nonlinear electric polarization of media (57) 2.6.2 Optical frequency conversion effect (57) 2.6.3 Strong light causes changes in the refractive index of media (60) Photoelectric scientists and the Nobel Prize (62) Engineering and technology cases (63) Exercises (64) Chapter 3 Modulation and scanning technology of light beams (67) 3.1 Modulation principle (67) 3.1.1 Amplitude modulation (68) 3.1.2 Angle modulation (68) 3.1.3 Light intensity modulation (70) 3.1.4 Pulse modulation (70) 3.1.5 Digital modulation (71) 3.2 3.2.1 Intensity modulation (73) 3.2.2 Angle modulation (77) 3.3 Acousto-optic modulation (78) 3.3.1 Working principle (79) 3.3.2 Modulation parameters (79) 3.3.3 Acousto-optic matching (81) 3.4 Magneto-optic modulation (82) 3.4.1 Working principle (82) 3.4.2 Light intensity modulation (82) [Short story] (83) 3.5 Intrinsic modulation (83) 3.5.1 LD modulation principle (83) 3.5.2 LED modulation characteristics (84) 3.5.3 Analog/digital modulation (85) Photoelectric scientists and the Nobel Prize (86) Engineering technology cases (86) Exercises (87) Chapter 4 Photoelectric detection technology (90) 4.1 Physical effects (90) 4.1.1 External photoelectric effect (91) 4.1.2 Internal photoelectric effect (93) 4.1.3 Photothermal effect (94) 4.1.4 Photoelectric conversion law (96) 4.2 Technical parameters (96) 4.2.1 Sensitivity (97) 4.2.2 Quantum efficiency (98) 4.2.3 Flux threshold (99) 4.2.4 Noise equivalent power (100) 4.2.5 Normalized detection (100) 4.3 Photoresistor (101) 4.3.1 Working principle (101) 4.3.2 Technical characteristics (102) 4.4 Photocell (107) 4.4.1 Working principle (107) 4.4.2 Technical characteristics (107) 4.4.3 Solar cell (110) 4.5 Photodiode (114) 4.5.1 4.5.2 PIN silicon photodiode (119) 4.5.3 Avalanche photodiode (120) 4.6 Phototransistor (123) 4.6.1 Light characteristics (123) 4.6.2 Spectral characteristics (124) 4.6.3 Volt-ampere characteristics (124) 4.7 Photoelectric scanning technology (125) 4.7.1 Mechanical scanning (125) 4.7.2 Microcomputer scanning (126) 4.7.3 Electro-optical digital scanning (129) Photoelectric scientists and the Nobel Prize (130) Engineering technology cases (131) Exercises (134) Chapter 5 Photoelectric imaging technology (138) 5.1 Working principle (138) 5.1.1 CCD structure and principle (139) 5.1.2 CCD technical parameters (144) 5.1.3 CMOS structure and principle (147) 5.1.4 IRFPA structure and principle (149) 5.2 Photoelectric imaging principle (153) 5.2.1 Basic structure (153) 5.2.2 Technical parameters (154) 5.3 Infrared imaging technology (155) 5.3.1 Performance parameters (155) 5.3.2 Spatial resolution (156) 5.3.3 Temperature resolution (159) 5.4 Night vision technology (160) 5.4.1 Working principle and performance parameters of low-light image intensifier (160) 5.4.2 Working principle of low-light camera CCD device (165) Photoelectric scientists and Nobel Prize (166) Engineering technology cases (167) Exercises (169) Chapter 6 Display Technology (171) 6.1 Cathode ray tube (171) 6.1.1 Black and white picture tube (171) 6.1.2 Color picture tube (173) 6.2 Liquid crystal display (177) 6.2.1 Optical properties of liquid crystal (177) 6.2.2 Twisted nematic liquid crystal display (180) 6.2.3 Technical parameters of liquid crystal display (182) 6.3 Plasma display (183) 6.3.1 Principle of light emission (184) 6.3.2 Monochrome display technology (184) 6.3.3 Color display technology (186) 6.4 Electroluminescent display technology (187) 6.4.1 Principle and technology of light emitting diode display (187) 6.4.2 Organic light emitting diode display technology (187) Optoelectronic scientists and the Nobel Prize (188) Engineering technology cases (189) Exercises (190) Simulation exercise 1 (193) Simulation exercise 2 (196) Simulation exercise 3 (199) Comprehensive Exercise 4 (201) Comprehensive Exercise 5 (203) Optoelectronics Technology Terminology (206) References (215)