光學(xué)系統與光電探測器的概述
光電儀器研發(fā)的前提是社會(huì )需求，設計者把需求轉化成儀器的質(zhì)量指標和設計參數通過(guò)相關(guān)的資料、專(zhuān)利、文獻的查詢(xún)和必要的實(shí)驗驗證，然后進(jìn)行總體設計（或綜合化設計）。盡管現代光電儀器是多個(gè)高新技術(shù)的綜合體，但作為主要子系統的光學(xué)系統仍然是光電儀器總體設計的關(guān)鍵。 
　　光學(xué)系統是光電系統中獲取目標信息的第一環(huán)節，它大體可以分成能量傳輸系統和圖像傳輸系統兩大類(lèi)。前者的作用在于收集或傳輸盡可能多的光能量信息，主要用于光度測量方面；后者多用于攝取目標的圖像，要求將整幅圖像或用掃描方法把圖像傳輸到探測器上，把圖像的像素順序轉換成光電信號。
　　光學(xué)系統的基本特性有：數值孔徑（NA）或相對孔徑（D／f′）；線(xiàn)視場(chǎng)或視場(chǎng)角（2ω）；系統的橫向放大率或焦距（r′）；還有與這些基本特性有關(guān)的一些特性參數，如入瞳直徑（D）、出瞳直徑（D′）、工作距離、共軛距、座裝距等。
　　1．常用光電圖像轉換系統的光學(xué)特性
　�。�1）顯微物鏡的光學(xué)特性
　　顯微鏡是指為提高人們獲得微小細節信息能力的光學(xué)儀器，是用來(lái)觀(guān)測近距離微小物體的光學(xué)系統。傳統的顯微目視系統由顯微物鏡和目鏡組成。在光電顯微系統中則由顯微物鏡成一次像，通過(guò)光學(xué)接口把物鏡一次像成于CCD靶面上。
　�。�2）望遠物鏡的光學(xué)特性
　　望遠系統用于觀(guān)測遠距離物體。以CCD器件為接收器件的光電望遠系統，CCD器件置于望遠物鏡的像方焦平面處。影響望遠系統成像特性的主要是望遠物鏡，望遠物鏡是一個(gè)小孔徑、小視場(chǎng)系統，其光學(xué)特性參數主要有焦距y相對孔徑D／y′（＜1／5）和視場(chǎng)角（2ω≤10°）等。特性參數決定了望遠系統的分辨率、像面照度、成像質(zhì)量和結構尺寸。 照度計| 輻照計校正器| 轉換器| 傳送器| 變送器| 傳感器| 亮度計| 溫度記錄儀| 溫濕度記錄儀| 光功率計|
　�。�3）照相物鏡的光學(xué)特性
　　照相物鏡是同時(shí)具有大相對孔徑和大視場(chǎng)的光學(xué)系統，其傳統功能是把外界景物成像在感光底片上，對于數碼相機來(lái)說(shuō)則成像在CCD（或CMOS）器件上。

光電探測器能把光信號轉換為電信號。根據器件對輻射響應的方式不同或者說(shuō)器件工作的機理不同，光電探測器可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是光子探測器；另一類(lèi)是熱探測器。 
　　光子探測器的工作原理是基于光電效應，熱探測器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高，從而改變了它的電學(xué)性能，它區別于光子探測器的最大特點(diǎn)是對光輻射的波長(cháng)無(wú)選擇性。
　　1．光電子發(fā)射器件
　　光電管與光電倍增管是典型的光電子發(fā)射型（外光電效應）探測器件。其主要特點(diǎn)是靈敏度高，穩定性好，響應速度快和噪聲小，是一種電流放大器件。尤其是光電倍增管具有很高的電流增益，特別適于探測微弱光信號；但它結構復雜，工作電壓高，體積較大。
　　光電倍增管一般用于測弱輻射而且響應速度要求較高的場(chǎng)合，如人造衛星的激光測距儀、光雷達等。
　　2.光電導器件
　　利用具有光電導效應的半導體材料做成的光電探測器稱(chēng)為光電導器件，通常叫做光敏電阻。在可見(jiàn)光波段和大氣透過(guò)的幾個(gè)窗口，即近紅外、中紅外和遠紅外波段，都有適用的光敏電阻。光敏電阻被廣泛地用于光電自動(dòng)探測系統、光電跟蹤系統、導彈制導、紅外光譜系統等。
　　硫化鎘CdS和硒化鎘CdSe光敏電阻是可見(jiàn)光波段用得最多的兩種光敏電阻；硫化鉛PbS光敏電阻是工作于大氣第一個(gè)紅外透過(guò)窗口的主要光敏電阻，室溫工作的PbS光敏電阻響應波長(cháng)范圍1.0～3.5μm，峰值響應波長(cháng)2.4 μm左右；銻化銦InSb光敏電阻主要用于探測大氣第二個(gè)紅外透過(guò)窗口，其響應波長(cháng)3～5μm；碲鎘汞器件的光譜響應在8～14 μm，其峰值波長(cháng)為10.6 μm，與CO2激光器的激光波長(cháng)相匹配，用于探測大氣第三個(gè)窗口（8～14μm）°