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| 編輯推薦： |
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本书理论联系实际，从半导体物理、材料科学的基本原理、基本概念出发，论述宇航光电子器件的工程应用特性及工程应用技术，既可供从事宇航光电子器件技术基础研究、产品研发的科技人员参考，也可供从事宇航系统技术研究的科技人员作为系统设计的参考。
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| 內容簡介： |
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本书重点论述了宇航光电子器件在宇航环境下的演变特性、演变机理和抑制措施。全书共分8章，主要内容包括光电子技术发展及宇航光电子器件的特点、应用要求及发展趋势，典型宇航环境特点及宇航光电子器件可靠性技术，半导体光源、固体光源、半导体光电探测器件、成像探测器件、电光调制器件、光纤组件和光无源器件等典型光电子器件与材料在宇航环境下的性能演变特性、机理及抑制技术。
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| 目錄：
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第1章宇航光电子器件概述1
1.1光电子技术的发展及应用1
1.1.1光电子技术的发展2
1.1.2光电子技术的特点3
1.1.3光电子技术研究及应用领域6
1.2典型宇航光电系统的发展9
1.2.1红外光电成像探测系统9
1.2.2空间激光通信系统13
1.2.3光纤传感系统17
1.2.4激光武器系统22
1.2.5激光雷达系统25
1.3宇航光电子器件及应用要求28
1.3.1宇航光电子器件的特点28
1.3.2宇航光电子器件的应用要求29
1.4宇航光电子器件种类及其关键技术31
1.4.1宇航光电子器件种类31
1.4.2典型宇航光电子器件关键技术33
1.5宇航光电子器件技术发展趋势36
第2章宇航应用环境效应及光电子器件可靠性技术39
2.1宇航辐射环境及其效应40
2.1.1宇航辐射环境40
2.1.2辐射效应45
2.2真空、热环境及其效应48
2.2.1大气热环境48
2.2.2热真空环境49
2.2.3冷黑背景49
2.2.4空间外热流50
2.2.5真空紫外辐射效应50
2.2.6真空放气效应50
2.3力学环境及其效应51
2.4其他环境及其效应53
2.4.1中性大气环境53
2.4.2等离子体环境56
2.4.3微流星体环境57
2.4.4空间碎片环境57
2.5典型行星环境58
2.5.1火星环境58
2.5.2金星环境60
2.5.3小行星环境62
2.6宇航光电子器件可靠性技术63
2.6.1宇航光电子器件可靠性设计技术63
2.6.2宇航光电子器件可靠性试验技术66
2.6.3宇航光电子器件寿命预计及评估技术70
2.7宇航光电子器件质量保证技术72
2.7.1选用控制72
2.7.2监制验收73
2.7.3复验筛选74
2.7.4破坏性物理分析74
2.7.5失效分析75
2.7.6应用验证75
第3章半导体光源在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术77
3.1半导体光源及放大器技术78
3.1.1半导体中的光子电子相互作用78
3.1.2半导体激光器工作原理79
3.1.3半导体光源的分类81
3.1.4半导体光源组件的结构及封装82
3.1.5半导体光源的主要性能参数及特性83
3.1.6半导体光放大器技术97
3.2半导体光源在辐射环境条件下的性能演变及抑制技术100
3.2.1半导体光源在辐射环境条件下的性能演变理论模型100
3.2.2超辐射发光二极管在辐射环境条件下的性能演变105
3.2.3激光二极管在辐射环境条件下的性能演变111
3.2.4半导体光源抗辐射加固技术123
3.3半导体光源在热环境条件下的性能演变及抑制技术126
3.3.1半导体光源的热特性127
3.3.2半导体光源在热环境条件下的性能演变131
3.3.3半导体光源热效应的抑制技术136
3.4半导体光源在静电环境条件下的性能演变及防护技术140
3.4.1半导体光源受到静电放电后的性能演变140
3.4.2半导体光源静电损伤机理142
3.4.3半导体光源静电防护技术146
3.5半导体光源在真空环境条件下的性能演变及抑制技术149
3.6半导体光源在力学环境条件下的性能演变及抑制技术151
3.7典型光源性能对应用系统的影响及抑制技术154
第4章固体光源在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术157
4.1全固态激光光源技术158
4.1.1直接发射固体激光器工作原理158
4.1.2全固态激光器种类与结构158
4.1.3全固态激光器主要性能参数及特性162
4.2光纤光源及放大器技术166
4.2.1光纤超荧光光源167
4.2.2光纤放大器169
4.2.3光纤激光器172
4.3基于非线性效应的固体激光器技术175
4.3.1基于差频效应的固体激光器175
4.3.2基于光参量振荡的固体激光器175
4.3.3光参量放大激光器177
4.3.4拉曼激光器与拉曼放大器177
4.3.5布里渊光纤激光器182
4.4全固态激光器在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术183
4.4.1全固态激光器在辐射环境条件下的性能演变及抑制技术183
4.4.2全固态激光器在热环境条件下的性能演变及抑制技术188
4.5光纤光源及放大器在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术195
4.5.1有源光纤在辐射环境条件下的性能演变及抑制技术195
4.5.2光纤超荧光光源在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术207
4.5.3光纤放大器在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术215
4.5.4光纤激光器在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术224
4.6典型固体光源及放大器性能对应用系统的影响及抑制技术228
4.6.1光纤放大器性能对空间激光通信系统的影响及抑制技术228
4.6.2掺铒光纤超荧光光源性能对光纤陀螺的影响及抑制技术234
4.6.3光纤激光器性能对多普勒测速系统的影响及抑制技术237
第5章半导体光电探测器件在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术240
5.1PIN型光电探测器技术240
5.1.1PIN型光电探测器的工作原理241
5.1.2PIN 型光电探测器的主要性能参数及特性244
5.2APD型光电探测器技术247
5.2.1APD型光电探测器的工作原理247
5.2.2APD型光电探测器的工作模式251
5.2.3APD型光电探测器的主要性能参数及特性251
5.3PIN型光电探测器在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术257
5.3.1PIN型光电探测器在辐射环境条件下的性能演变及抑制技术257
5.3.2PIN型光电探测器在热环境条件下的性能演变及抑制技术266
5.3.3PIN型光电探测器在力学环境条件下的性能演变及抑制技术270
5.4APD型探测器在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术273
5.4.1硅APD型探测器在辐射环境条件下的性能演变及抑制技术273
5.4.2硅APD型探测器在热环境条件下的性能演变280
5.5典型探测器性能对应用系统的影响及抑制技术285
5.5.1PIN型探测器性能对空间激光通信系统的影响及抑制技术286
5.5.2APD型探测器的性能对CO2探测激光雷达系统的影响287
第6章成像探测器件在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术292
6.1CCD和CMOS成像器件技术292
6.1.1CCD成像器件工作原理293
6.1.2CCD成像器件的类型及结构295
6.1.3CCD成像器件的主要性能参数及特性297
6.1.4CMOS成像器件技术303
6.1.5CCD和CMOS成像器件对比308
6.2红外焦平面阵列探测器技术309
6.2.1红外焦平面阵列探测器的种类309
6.2.2红外焦平面阵列探测器的结构310
6.2.3红外焦平面阵列探测器的工作原理311
6.2.4红外焦平面阵列探测器的主要性能参数及特性311
6.3CCD成像器件在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术315
6.3.1CCD成像器件在辐射环境条件下的性能演变及抑制技术315
6.3.2CCD成像器件在热环境条件下的性能演变及抑制技术329
6.4CMOS成像器件在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术331
6.4.1CMOS成像器件在辐射环境条件下的性能演变及抑制技术331
6.4.2CMOS成像器件在热环境条件下的性能演变及抑制技术352
6.5碲镉汞红外焦平面器件在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术358
6.6典型成像探测器性能对应用系统的影响364
第7章电光调制器件在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术368
7.1铌酸锂电光调制器技术368
7.1.1铌酸锂晶体的电光效应368
7.1.2铌酸锂电光调制器的种类370
7.1.3集总电极铌酸锂电光调制器技术371
7.1.4行波电极铌酸锂电光调制器技术376
7.2硅基电光调制器技术383
7.2.1硅基材料中的电光效应383
7.2.2硅基电光调制器工作原理384
7.2.3硅基电光调制器的电注入结构386
7.2.4硅基电光调制器的主要性能参数及特性389
7.3铌酸锂电光调制器在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术394
7.3.1铌酸锂电光调制器在辐射环境条件下的性能演变及抑制技术395
7.3.2铌酸锂电光调制器在热环境条件下的性能演变及抑制技术405
7.3.3铌酸锂电光调制器在高光功率下的性能演变及抑制技术409
7.4硅基电光调制器在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术414
7.4.1硅基电光调制器在辐射环境条件下的性能演变及抑制技术414
7.4.2硅基电光调制器在热环境条件下的性能演变及抑制技术415
7.5典型电光调制器性能对应用系统的影响及抑制技术417
7.5.1强度调制器性能对微波光子系统的影响及抑制技术417
7.5.2Y波导性能对光纤陀螺的影响及抑制技术422
第8章光纤组件及光无源器件在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术425
8.1光纤及光纤组件技术425
8.1.1光纤技术426
8.1.2光纤组件技术432
8.1.3光纤在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术439
8.1.4光缆在宇航环境条件下的性能演变449
8.2光纤光栅技术452
8.2.1光纤光栅的工作原理452
8.2.2光纤光栅的分类456
8.2.3光纤光栅的主要性能参数及特性458
8.2.4光纤光栅在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术459
8.3光分/合束器件技术469
8.3.1光纤耦合器469
8.3.2光分束器474
8.3.3光纤合束器475
8.3.4光纤耦合器在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术477
8.4光偏振器件技术484
8.4.1光偏振器484
8.4.2光隔离器487
8.4.3光环行器488
8.4.4光偏振器件的宇航应用要求490
8.5光滤波器件技术491
8.5.1多层介质膜型光纤滤波器491
8.5.2FP光纤滤波器492
8.5.3光纤波分复用器494
8.5.4MZI型光纤滤波器496
8.5.5光滤波器的宇航应用要求497
8.6光纤反射器件技术498
8.6.1介质膜光纤反射镜498
8.6.2金属膜光纤反射镜499
8.6.3法拉第旋转光纤反射镜499
8.6.4光纤环路反射镜500
8.6.5光纤反射镜的宇航应用要求501
8.7光电子器件用胶粘剂在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术502
8.7.1宇航用胶粘剂分类502
8.7.2典型胶粘剂在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术503
8.8典型光纤组件及光无源器件性能对应用系统的影响及抑制技术510
8.8.1光纤环性能对光纤陀螺的影响及抑制技术510
8.8.2光纤光栅性能对应变传感系统的影响及抑制技术512
缩略语515
参考文献520
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| 內容試閱：
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宇航科技推动了人类对宇宙认知的深化，促进了科学知识和技术的进步，提升了国防安全保障能力，带动了经济、社会的发展，成为当今最具引领性和综合影响力的应用科学技术领域之一。自20 世纪50年代光电技术开始在宇航领域应用，随后得到快速发展，光纤通信、激光陀螺、光纤陀螺、激光探测、光纤传感、空间激光通信等光电技术和光电系统把宇航科技推向新的高度。量子通信和探测技术、激光推进技术、空间碎片的激光探测和清理技术等新型光电技术层出不穷，传统宇航机电系统正在向光机电一体化系统转变。
随着各类光电系统在宇航领域的广泛应用，各种光电子器件被大量地应用到宇航飞行器中，对用于宇航环境的光电子器件提出了抗辐射、耐热真空、长寿命、低功耗等要求。为了满足这些特殊要求，需要对光电子器件进行专门设计，并采用专用加工工艺、特种封装技术，甚至专用的测试评价技术。随着器件种类的增加和技术的不断积累，逐渐形成了宇航光电子器件的技术体系，宇航光电子器件逐渐成为光电子器件谱系中的一个重要分支。
本书作者所在的科研团队长期从事光纤陀螺、光纤传感与测量等宇航光电仪表及系统的研制工作，是国内较早系统地开展宇航光电子器件研究与工程应用的团队之一，根据宇航工程应用需求在器件设计、加工工艺、测试技术、可靠性技术、应用技术等各研制环节开展了大量基础性和创新性工作，实现了多种光电子器件在重大宇航任务的成功应用；制定了多项光电子器件的宇航标准和军用标准，为我国光电子技术在宇航领域的应用提供了重要保障；建立了宇航光电子器件失效分析与检测专业机构，促进了我国宇航光电子器件的质量保证技术和可靠性技术发展。在总结作者多年宇航光电子器件研究成果的基础上，同时吸纳国内外宇航光电子器件的先进研究成果，形成本书，旨在促进该领域的进一步发展，推动宇航系统技术的创新发展。
本书注重理论与实际相结合，从半导体物理和材料科学的基础理论出发，重点论述宇航光电子器件在宇航环境下的演变特性、演变机理和抑制措施。全书共分8章，第1章为宇航光电子器件概述，论述了光电子技术的发展及应用、典型宇航光电系统的发展及光电子器件的应用要求、宇航光电子器件的特点及发展趋势等。第2章论述了典型的宇航环境特点和典型环境效应，以及光电子器件为了适应宇航应用环境需要研究的可靠性技术。第3、4、5、6、7、8章为典型光电子器件在宇航环境条件下的性能演变及抑制技术，包括半导体光源、固体光源、半导体光电探测器件、成像探测器件、电光调制器件、光纤组件、光无源器件及相关胶粘剂等。
本书第1、2章由王巍、夏君磊撰写，第3、5、7章由夏君磊、王巍撰写，第4章由夏君磊、冯文帅撰写，第6章由徐宇新、夏君磊撰写，第8章由冯文帅、夏君磊撰写。全书由王巍和夏君磊统稿。
在本书撰写过程中，于海成研究员、李晶研究员、丁东发研究员、李建军教授、安俊明研究员、王学锋研究员、向政研究员、任多立研究员对本书进行了审阅并提出了宝贵的修改建议。另外，张智华、索鑫鑫、李翠华、柳建春、周建伟、裴重阳、刘瑞丹、相艳荣等同事参与了本书部分技术内容的研讨、试验工作。作者谨向上述各位专家及同事对本书的大力支持与帮助表示衷心感谢。
本书的相关研究成果得到了军委装备发展部、国防科工局、中国航天科技集团有限公司、北京航天控制仪器研究所，以及国家重点基础研究发展计划和国防基础科研项目的大力支持，作者一并深表感谢！
由于作者知识水平和研究范围有限，书中疏漏和不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。
作者
2025年5月
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