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《光电系统设计基础》从总体技术设计、军民用途的角度出发，选择信息光电系统和能量光电系统及其设计的几个典型内容予以论述，围绕着如何提高总体系统性能水平这一主线，介绍了光电系统设计的基础理论和工程方法。《光电系统设计基础》共分11章，内容包括：绪论、光学系统设计概要、目标与环境辐射及其工程计算、红外辐射大气透过率的工程理论计算方法、红外凝视成像系统、红外传感器工程设计、CCD及其应用系统设计、光电系统作用距离工程计算、LED及其应用设计、太阳能光伏发电及其系统设计、光电伺服控制系统及其设计。《光电系统设计基础》融合了作者的实际工作经验与科研成果，将基础理论与实际工作相结合，系统性和工程应用性强，概念清晰，易于理解，条理分明。
好的，以下是一份以“光电系统设计基础”为题的图书简介，内容严格限制在不涉及该主题范围之外的领域，且力求详实自然，避免任何人工痕迹的痕迹： --- 《光电系统设计基础》图书简介 一部面向工程实践与前沿探索的系统化指南 在现代工程领域，从高精度测量到信息获取，再到能源转化，光与电的交汇点构成了无数复杂系统的核心。本书《光电系统设计基础》并非仅仅是一本罗列公式的教科书，它是一部深度聚焦于光电系统从概念构建到实际落地的工程化设计方法论的专著。本书旨在为致力于光电领域初级与中级工程师、相关专业的研究生以及技术研发人员提供一个扎实、全面且高度实用的设计框架。 本书的构建哲学是：理论指导实践，实践反哺理论。我们深知，在真实的光电系统中，理论模型与实际环境之间的不确定性是设计成功的最大挑战。因此，本书从系统层级出发，层层递进，剖析了构建可靠、高效光电系统的关键要素。 第一部分：基础原理与核心组件的深度解析 光电系统设计的起点，是对其构成要素的精确理解。本书首先花了大量篇幅系统梳理了光与电在工程语境下的基本交互机制。 光场调控与光学元件设计： 我们摒弃了过于繁琐的纯几何光学推导，转而聚焦于物理光学与衍射理论在实际系统中的应用。内容涵盖了现代光学系统中的关键成像与非成像元件的设计原则。例如，如何根据特定的光束质量要求（如波前误差、光束腰斑尺寸）选择和优化透镜组结构；如何应用微纳光学结构（如衍射光栅、超表面等）实现对光场的精确塑形与分束。我们详细探讨了公差分析在光学系统设计中的重要性，讲解了如何通过蒙特卡洛模拟等方法评估环境变化（如温度漂移、机械振动）对成像质量或光束指向精度的影响。特别关注了光阑设计与杂散光抑制的工程实践，这对任何追求高对比度或高灵敏度的系统都是至关重要的。 光电转换器件的特性与选型： 系统的“感受”能力取决于光电探测器。本书对主流的光电转换器件——从半导体光电二极管（PIN/APD）、光电导型探测器到先进的CMOS/CCD成像阵列——进行了深入的特性剖析。解析了影响系统性能的关键参数，如量子效率（QE）、响应速度、噪声等效功率（NEP）和动态范围。更重要的是，本书侧重于器件与前端电路的阻抗匹配与优化，阐述了如何根据信号的强度和频率特性，合理选择跨阻放大器（TIA）的反馈电阻和带宽，以实现信噪比（SNR）的最大化。对于噪声敏感的应用，我们详细分析了热噪声、散粒噪声和陷阱效应的工程抑制策略。 第二部分：系统集成与信号链构建 光电系统设计的核心在于将光学前端与电子后端无缝连接。本部分是本书工程实践性的集中体现。 光电耦合效率的优化： 成功的系统要求光能被最大程度地捕获并转化为可测量的电信号。我们讨论了耦合损耗的量化模型，包括光束准直不良、填充因子不足以及偏振失配等常见问题。提供了针对波导耦合、光纤耦合和自由空间耦合的实用设计准则，特别是针对小光斑或低速运动目标的耦合优化方案。 前端模拟电路设计与滤波策略： 探测器输出的原始信号往往微弱且混杂着大量噪声。本书详细介绍了低噪声放大器（LNA）的设计原则，强调了PCB布局、接地策略对高频信号完整性的影响。在滤波部分，我们超越了简单的RC滤波器讨论，深入探讨了数字滤波器（如FIR、IIR）在消除特定频率干扰（如工频交流噪声或周期性机械振动噪声）时的优势与劣势，并提供了在FPGA或DSP中实现的具体考量。 数据采集与数字化流程： 现代光电系统无不依赖于高性能数据采集。本书对模数转换器（ADC）的关键指标——有效位数（ENOB）、采样率、量化噪声——进行了详尽的对比分析。讲解了如何根据系统的动态范围需求，选择合适的ADC架构（如Sigma-Delta、Pipeline或SAR），并指导读者如何设计驱动缓冲电路以确保ADC在最佳状态下工作，避免时钟抖动对信号保真度的损害。 第三部分：系统误差分析与可靠性保障 一个“能用”的系统和一个“可靠、可制造”的系统之间存在巨大鸿沟。本书的最后部分着眼于将实验室原型转化为可量产、能在复杂环境下稳定工作的工程产品。 系统级误差预算的建立： 这是本书最核心的工程方法论之一。我们提供了一套自顶向下的误差分配流程。从最终用户指标（如定位精度、分辨率或光谱纯度）出发，系统性地将误差分解到各个子模块（光学公差、器件漂移、电源噪声等），并利用统计学方法（如RSS法）累加这些独立误差源，从而预测整体系统性能。本书提供了大量工程实例，演示了如何在预算紧张的情况下，对关键误差源进行重点优化，实现成本与性能的平衡。 环境适应性与稳定性设计： 光电系统通常部署在非理想环境中。内容涵盖了热设计在维持光学元件形变和电子器件工作温度稳定性的作用。详细讨论了机械结构设计如何抵抗冲击和振动，确保光轴的长期对准。针对长期运行的系统，我们还讨论了关键参数随时间变化的漂移模型，并提出了周期性自校准或在线补偿机制的设计思路。 可测试性设计（DFT）与质量控制： 强调了在设计阶段即需考虑如何高效地对系统进行出厂校验和在役诊断。本书提供了针对光路准直、光电响应一致性、以及系统响应时间进行快速、自动化测试的方法论与相应的测试设备配置建议。 --- 《光电系统设计基础》旨在成为一本“动手可查、思考可依”的设计手册。它不仅仅教授“是什么”，更重要的是阐述“为什么”要这样做，以及“如何”在工程限制下实现最优解。阅读本书，您将获得一套结构化的思维工具，足以应对光电系统设计中的复杂挑战。
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