中红外波段
光学材料与技术在国防、医疗等领域具有重要的应用价值。《中红外光学材料及应用技术》以*为实用的工业技术以及*为前沿的科研成果为题材,系统总结了中红外
光源、材料及与之相关的各种应用技术。主要内容包括中红外
激光传输
光纤、红外光学薄膜、波导、单晶与陶瓷、
半导体发光材料、红外窗口材料、金刚石膜与类金刚石膜红外光学应用、2.0mm波段
激光器、3~5mm波段中红外激光器以及中红外可饱和吸收体脉冲激光器。《中红外光学材料及应用技术》内容丰富、题材翔实、涵盖面广、分析透彻。
h/CF^0m"! gUrb\X 本书可供从事中红外技术研究的科研工作者和工程技术人员使用,以及物理学、光学、材料等专业的本科生、硕士以及博士研究生使用。
fC$~3v .)wj{(>TJ CwV1~@{- qM$~5uu 目录
>QusXD"L> “先进光电子科学与技术丛书”序
;-G!jWt6Zi 前言
yk5T"#'+ 第1章 绪论 1
p2=Sbb 1.1 中红外技术简介 1
,8F?v~C 1.1.1 中红外波段的特性 1
xYMNyj~ 1.1.2 中红外技术的发展 5
mndUQN_Gb 1.2 中红外光学材料 6
kt";Jx 1.2.1 固体发光材料 6
l7]$Wc[ 1.2.2 光纤材料 8
AR}M*sSh 1.2.3 窗口和薄膜材料 8
h= 3156M 1.2.4 波导材料 9
x+O}R D*G 1.2.5 陶瓷和金刚石膜 9
GMw|@?:{ 1.3 中红外应用技术 10
,H3C\.%w\ 1.3.1 中红外气体检测技术 10
Yg;g!~ 1.3.2 生物医疗技术 11
1m/=MET] 1.3.3 中红外探测技术 12
h&!k!Su3# 1.3.4 中红外激光光源技术 12
,u}n!quA 参考文献 14
4LU'E%vlC 第2章 中红外激光传输光纤 19
h>Z$
n`T 2.1 概述 19
@" ~Mglgw 2.2 光纤的种类 19
HA{-XPAWZ 2.2.1 石英光纤 19
;z9( 2.2.2 非石英光纤 24
{PM)D [$i 2.3 光纤的制造 26
lPS A 2.3.1 材料提纯 26
g~L1e5C]z 2.3.2 光纤预制棒 27
MwxfTH"wi 2.3.3 光纤的拉制工艺 35
;+-$=l3[a 2.4 激光在光纤中的传输 37
dt"[5;_P` 2.4.1 传输方程 37
];P^q`n=. 2.4.2 非线性效应 38
cJ&e^$:Er 2.4.3 色散效应 43
b8J\Lm|J 2.4.4 传输损耗 46
hfY
Ieb#91 2.5 光纤的应用 48
XR^VRn6O 2.5.1 光纤器件 48
/$hfd?L 2.5.2 光纤通信 54
%J`; 2.5.3 光纤传感 55
~6'6v8 2.5.4 超连续谱光源 56
~'WvIA
( 参考文献 57
KJa?TwnC 第3章 红外光学薄膜 61
1K'0ajl1A 3.1 薄膜光学与光学薄膜 61
=+{.I,g}g@ 3.1.1 薄膜光学概论 63
%r5&CUE5? 3.1.2 光学薄膜的功能 75
`4cs.ab 3.1.3 光学薄膜的制备 80
{uO8VL5+Qx 3.2 中红外光学薄膜材料 85
O0xL;@rBe 3.2.1 氟化物 86
Ep}KIBBO 3.2.2 硫系材料 86
?lb1K'( 3.2.3 硅系材料 87
L%a ni}V 3.2.4 锗系材料 88
->}K- n ), 3.2.5 其他材料 88
6|#^4D)
3.3 红外薄膜材料的发展趋势 90
Y#PbC 3.3.1 中红外激光薄膜 90
v@k62@; 3.3.2 硬质碳基膜 91
n@BE*I<" 3.3.3 红外隐身膜 92
^(8 i``V 参考文献 93
FTt7o'U 第4章 波导 95
Iz2K 4.1 概述 95
QEM")( 4.2 波导制备及测试技术 96
q*A2>0O 4.2.1 光波导简介 96
K0]'v>AWr 4.2.2 波导制备技术及工艺 99
r2.87 4.2.3 波导测试技术 102
.i/]1X*;r^ 4.3 硅基波导 105
~}4o=O( 4.3.1 绝缘衬底上硅 106
-!MDYj +U 4.3.2 蓝宝石上硅 110
JRA. ,tQc 4.3.3 氮化硅上硅 112
wCBL1[~C 4.3.4 铌酸锂上硅 114
F|V_iC+ 4.4 锗和硅锗波导 116
~0fT*lp 4.4.1 硅上的锗 116
mN?'Aey 4.4.2 绝缘衬底上锗 118
'oTcx Jx 4.4.3 氮化硅上锗 120
##u+[ ! 4.4.4 硅锗合金 121
U:MkA(S%c 4.5 其他波导材料 123
$'X*L e@k 4.5.1 硫系玻璃 123
K 3&MR=#^ 4.5.2 氮化硅和氮化铝 126
/[[zAq{OA 4.5.3 砷化镓 130
"h7-nwm 4.5.4 铌酸锂 132
;sNyN# 4.5.5 锗锡合金 133
PZpwi?N 4.6 中红外波导的应用与发展趋势 134
c6s(f 参考文献 135
SBjtg@:G0n 第5章 单晶与陶瓷 140
?9!tMRb 5.1 概述 140
F4Ft~:a 5.1.1 透明与半透明 140
g$dL5N7 5.1.2 透明材料 140
l4F4o6:]n 5.1.3 陶瓷材料透明度表征 142
X>%2\S 5.1.4 固态激光简史 145
FTCp3g 5.2 单晶制备工艺及性能表征 147
~A8lvuw3 5.2.1 单晶材料简述 147
uA!T@>vl 5.2.2 单晶体制备工艺及性能 148
uh#PZ
xnP 5.3 透明陶瓷工艺过程及性能表征 154
FEaf&'G] 5.3.1 透明陶瓷概述 154
l$,l3 5.3.2 透明陶瓷材料分类 156
v.6"<nT2 5.3.3 透明陶瓷烧结技术 170
'cw0FpQ; 5.3.4 透明陶瓷工艺过程若干影响因素 176
:`3b|u=KZ 5.4 结论及展望 192
PBn(k>=+ 参考文献 192
j\dkv_L 第6章 半导体发光材料 213
rxa"ji!) 6.1 概述 213
Cqg}dXn' 6.1.1 中红外半导体发光材料和器件发展简介 213
#A]7cMZ'W 6.1.2 半导体材料的发光机理 215
Kz3u 6.2 锑化物 217
|,dMF2ADc 6.2.1 锑化铟 217
QJdSNkc6 6.2.2 锑化镓 221
@aCg1Rm 6.2.3 砷化铟 224
{K3\S
0L 6.2.4 铟砷锑 226
TWx<) 6.2.5 铟镓砷锑 230
a2=wJhk 6.2.6 铝镓砷锑 234
GetUCb%1 6.2.7 铟镓砷磷 235
=#Vdz=. 6.2.8 铟砷磷锑 238
nQ$N(2<Fe 6.2.9 铟镓砷 239
;S?1E:\av 6.2.10 铟铝镓砷 240
kP;:s 6.3 铅化物 241
:jp?FF^j; 6.3.1 硫化铅 241
}lpcbm 6.3.2 硒化铅 243
~O1*] 6.4 其他新材料 246
=53LapTPJ 6.4.1 硅烯 246
i+&="Z@ 6.4.2 黑磷 248
'R]Z9h 6.5 中红外半导体发光器件制备技术及应用 251
RX2=
iO" 6.5.1 半导体发光器件制备技术 251
'hya#rC&( 6.5.2 半导体发光材料和器件的应用 255
{f^30Fw 参考文献 257
[PX'Jer 第7章 红外窗口材料 269
g+k6pi* 7.1 红外窗口材料概述 269
XIjSwR kYJ 7.2 锗和硅 270
pHg8(ru| 7.3 蓝宝石和多晶氧化铝 275
sM5 w~R>Y 7.4 硫化锌和硒化锌 283
/0o 2 7.5 氟化镁和氟化钙 287
7abq3OK+` 7.6 尖晶石和氮氧化铝 290
6J|f^W-fs 7.7 砷化镓和磷化镓 296
(6h7 'r $ 7.8 氧化钇和YAG晶体 298
^w&TTo( 7.9 红外光学玻璃 303
(ZEVbAY?i 7.9.1 氧化物玻璃 303
!zJ.rYZ=g` 7.9.2 硫系玻璃 307
M;iaNL( 7.10 其他红外窗口材料 311
3@"VS_;? 参考文献 312
)<^ ~${$U 第8章 金刚石膜与类金刚石膜红外光学应用 321
t9`NCng
5 8.1 金刚石膜的物理结构和性能 321
*(>$4$9n 8.2 金刚石膜的制备 322
iMA) (ZS 8.2.1 热丝化学气相沉积法 323
_r8AO> 8.2.2 直流电弧等离子体喷射化学气相沉积制备 324
qyJpm{ 8.2.3 微波等离子体化学气相沉积制备 325
Bp/8 >EO` 8.3 金刚石膜的表征 327
R3@iN& 8.3.1 拉曼谱 327
teB{GR 8.3.2 X射线衍射 328
^_=0.:QaW 8.3.3 硬度测试 329
s lI)"+6 8.3.4 扫描电镜 329
,@!d%rL:4] 8.4 金刚石膜在光学、红外光学领域的应用 330
wcL0#[) 8.5 金刚石膜打磨技术 334
ix# 8.6
纳米和超纳米金刚石膜 335
]yIy~V 8.7 类金刚石膜的物理结构和特性 338
#TSM#Uqe 8.8 类金刚石膜的制备方法 339
A&M/W'$s 8.8.1 射频辉光放电等离子体化学气相沉积 340
FN,uD:a 8.8.2 磁控溅射制备法 340
7J;.T%4l 8.8.3 磁控过滤阴极电弧沉积制备方法 341
)?xt=9Lh 8.8.4 脉冲激光沉积类金刚石膜 342
3)-#yOr 8.9 类金刚石膜的成膜机理 343
ttKfZ0 8.10 类金刚石膜的黏附力和稳定性问题 346
R|M:6]}
8.11 类金刚石膜的表征 348
(qG$u& 8.11.1 拉曼谱 348
uf>w* [m5 8.11.2 X射线光电子谱 350
*FE<'+% 8.11.3 扫描电镜和原子力显微镜 350
NkJ^ecn%) 8.12 类金刚石膜的可见光、红外光学领域的应用 351
'9[_w$~( 8.12.1 红外窗口探测器增透和保护膜应用 352
(\I =v". 8.12.2
太阳能电池增透和保护膜应用 354
0jzA\ $oD 8.13 类金刚石膜红外减反膜的抗摩擦和抗侵蚀性 356
e=R}
4` 参考文献 357
:Aa^afjJw 第9章 2.0 μm波段激光器 368
6\Z^L1973 9.1 掺铥激光器 370
}dR*bG 9.1.1 铥离子能级结构及泵浦方式 370
Bf}_ Jw-= 9.1.2 掺铥固体激光器 373
$-0u`=! 9.1.3 掺铥光纤激光器 381
~k%\ LZ3s 9.2 掺钬激光器 389
0x &^{P~ 9.2.1 钬离子能级结构及泵浦方式 389
PaZYs~EO
9.2.2 掺钬固体激光器 390
Iymz2 9.2.3 掺钬光纤激光器 397
#Nd+X@j 9.3 增益调制2.0 μm激光器 407
l^"G \ZVI 9.3.1 增益调制激光器基本原理 408
p4Y9$(X 9.3.2 增益调制2.0 μm半导体激光器 409
W!(Q_B 9.3.3 基于增益开关技术的2.0 μm半导体激光器 412
a&[n Vu+ 9.3.4 增益调制的2.0 μm光纤激光器 416
MDq @:t 9.4 高功率2.0 μm波段激光器 425
\*N1i`99 9.4.1 高功率2.0 μm波段激光器概述 425
o MAK[$k; 9.4.2 高功率连续波2.0 μm波段激光器 427
{h=Ai[|l4Q 9.4.3 高功率纳秒脉冲2.0 μm波段激光器 433
p(8\w-6 9.4.4 高功率皮秒脉冲2.0 μm波段激光器 438
i*tj@5MY- 9.4.5 高功率飞秒脉冲2.0 μm波段激光器 444
KJ~pY<a? 9.5 基于铥钬激光的波长扩展 450
dWUu3 9.5.1 铥激光泵浦拉曼激光器 451
9x1Dyz 2?F 9.5.2 铥激光泵浦超连续谱光源 458
$d=lDN 9.6 2.0 μm光纤超荧光光源 471
QHh#O +by# 9.6.1 掺铥ASE光源 473
8B+uNN~%] 9.6.2 掺钬超荧光光源 476
gkdjH8(2 9.7 2.0 μm波段激光器的应用 481
FdqUv%(Em 9.7.1 2.0 μm波段激光在医疗方面的应用 482
8HOmWQS 9.7.2 2.0 μm波段激光在工业方面的应用 488
IW#(ICeb 9.7.3 2.0 μm波段激光在其他方面的应用 490
x'qgpG}?] 参考文献 492
O?!"15 第10章 3~5 μm波段中红外激光器 507
ep!.kA=\ 10.1 概述 507
<gy'@w? 10.1.1 中红外激光器发展简史和现状 507
z)B=<4r 10.1.2 中红外激光器的基本类别 509
^PI49iB 10.1.3 中红外激光器的相关测量技术 511
1:t>}[Y 10.2 连续中红外激光器 512
b+hY^$// 10.2.1 不同波长中红外激光的实现方法 512
=jN]ckn 10.2.2 中红外激光器的
光谱管理技术 524
{;zPW!G 10.2.3 中红外激光器的功率提升技术 530
8f.La 10.3 脉冲中红外激光器 541
P33E\O 10.3.1 微秒、纳秒长脉冲中红外激光器 541
xlLS` 10.3.2 皮秒、飞秒超短脉冲中红外激光器 546
_biJch 10.4 中红外激光器波长变换技术 555
)3AT=b 10.4.1 中红外泵浦转换技术 555
2&m7pcls 10.4.2 非线性参量转换技术 558
Z:_y,( 1Q 10.4.3 受激拉曼频移技术 565
S(6ZX>wv: 10.4.4 中红外频率梳技术 568
-,dQ&Qf? 10.4.5 中红外超连续谱技术 575
1|VJN D 10.5 中红外激光器应用 577
66*o2D\Q*G 10.5.1 工业、医疗等领域 577
-eMRxa> 10.5.2 前沿技术领域 579
)YFs 参考文献 581
KB= z{g 第11章 中红外可饱和吸收体脉冲激光器 589
Y"qY@` 11.1 中红外脉冲光纤激光器概述 589
J.nq[/Q= 11.2 中红外可饱和吸收体的种类与制备方法 590
q1y4B` 11.2.1 一维材料可饱和吸收体 590
l+6(|"md 11.2.2 二维材料可饱和吸收体 593
sFQ|lU" n 11.2.3 其他可饱和吸收体 600
ShpnFuH 11.3 中红外可饱和吸收体表征方法 602
>$DqG$D 11.3.1 材料常用表征方法 602
(4LLTf0 11.3.2 非线性光学特性表征 608
Pcs@`&}7r 11.4 中红外可饱和吸收体调Q技术 614
V1.F`3h~ 11.4.1 激光脉冲的产生 614
&[kgrRF@HU 11.4.2 可饱和吸收体调Q原理及特性分析 615
5WT\0]RUa 11.4.3 中红外可饱和吸收体调Q激光器 622
2#3R]zIO 11.5 中红外可饱和吸收锁模技术 630
{rZ"cUm
11.5.1 可饱和吸收体锁模基本原理 631
"tM/`:Qp 11.5.2 中红外可饱和吸收体锁模激光器 635
} Kt?0 参考文献 638
Kcl$|T N+5^h(~
VaxO L61xE (实体书推荐,按需选择!)