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。
!x=~g"d<& ~8Fk(E_ 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。
`:fZ)$sY %)8}X>xq
c9
eM/*:
@tnz]^V 目录
z6\UGSL “先进光电子科学与技术丛书”序
3AtGy'NTp 前言
[#vH'y 第1章 绪论 1
^ig' bw+WS 1.1 中红外技术简介 1
!dnH7" 1.1.1 中红外波段的特性 1
Tn e4 1.1.2 中红外技术的发展 5
*I.f1lz%* 1.2 中红外光学材料 6
S!CC
}3zw 1.2.1 固体发光材料 6
BoWg0*5xb 1.2.2 光纤材料 8
hBUn \~z 1.2.3 窗口和薄膜材料 8
^A/k)x6 1.2.4 波导材料 9
%)W2H^
1.2.5 陶瓷和金刚石膜 9
Cctu|^V 1.3 中红外应用技术 10
}B+C~@j 1.3.1 中红外气体检测技术 10
azp):*f(" 1.3.2 生物医疗技术 11
^"2J]&x`G 1.3.3 中红外探测技术 12
xJ8M6O8 1.3.4 中红外激光光源技术 12
"?xHlYj@+ 参考文献 14
(m/G(wg 第2章 中红外激光传输光纤 19
v>)"HL"XG 2.1 概述 19
PiIpnoM 2.2 光纤的种类 19
HCs?iJ 2.2.1 石英光纤 19
(Zrj_P`0[ 2.2.2 非石英光纤 24
)9`qG:b' 2.3 光纤的制造 26
\&3+D8H>n 2.3.1 材料提纯 26
g|yvF-+ 2.3.2 光纤预制棒 27
'Aq{UGN 2.3.3 光纤的拉制工艺 35
pJ"qu,w 2.4 激光在光纤中的传输 37
0@iY:aF 2.4.1 传输方程 37
}rw8PZ9 2.4.2 非线性效应 38
k"iOB-@B+ 2.4.3 色散效应 43
K`zdc`/ 2.4.4 传输损耗 46
X *"i6* 2.5 光纤的应用 48
&.Qrs:U 2.5.1 光纤器件 48
c9 _rmz8 2.5.2 光纤通信 54
@9RM9zK.q 2.5.3 光纤传感 55
ag[wdoj 2.5.4 超连续谱光源 56
f+)L#>Gl? 参考文献 57
~-Qw.EdC 第3章 红外光学薄膜 61
CxW>~O: 3.1 薄膜光学与光学薄膜 61
}!.(n=idZ 3.1.1 薄膜光学概论 63
eJX9_6m- 3.1.2 光学薄膜的功能 75
zL0pw'4 3.1.3 光学薄膜的制备 80
G}raA% 3.2 中红外光学薄膜材料 85
KU(&%|;g 3.2.1 氟化物 86
Q\7h`d%) 3.2.2 硫系材料 86
#r\4sVg 3.2.3 硅系材料 87
0pd'93C 3.2.4 锗系材料 88
=>v#4zFd 3.2.5 其他材料 88
j>" @,B g* 3.3 红外薄膜材料的发展趋势 90
*P=VFP 3.3.1 中红外激光薄膜 90
rw JIx|( 3.3.2 硬质碳基膜 91
flbd0NB 3.3.3 红外隐身膜 92
m&,(Jla 参考文献 93
3bH'H*2 第4章 波导 95
Om2d.7S 4.1 概述 95
})Vi 4.2 波导制备及测试技术 96
_A9AEi'. 4.2.1 光波导简介 96
xfe+n$~ c 4.2.2 波导制备技术及工艺 99
JjTegQN 4.2.3 波导测试技术 102
fr6fj 4.3 硅基波导 105
VjZ|$k 4.3.1 绝缘衬底上硅 106
Iit;F 4.3.2 蓝宝石上硅 110
t-bB>q#3> 4.3.3 氮化硅上硅 112
:*9Wh 4.3.4 铌酸锂上硅 114
=GMkR+<) 4.4 锗和硅锗波导 116
+VOK%8,p 4.4.1 硅上的锗 116
>_ T-u<E 4.4.2 绝缘衬底上锗 118
w_K1]<Q* 4.4.3 氮化硅上锗 120
`Eo.v#< 4.4.4 硅锗合金 121
g(CI;f}y 4.5 其他波导材料 123
; )@~ 4.5.1 硫系玻璃 123
M!D3 }JRm 4.5.2 氮化硅和氮化铝 126
[/41%B2 4.5.3 砷化镓 130
56kI
5: 4.5.4 铌酸锂 132
R(G7m@@{ 4.5.5 锗锡合金 133
=W!/Z%^*8 4.6 中红外波导的应用与发展趋势 134
ope^~+c~\ 参考文献 135
Z o(rTCZX 第5章 单晶与陶瓷 140
f?X)k,m 5.1 概述 140
?J> 5.1.1 透明与半透明 140
tW}'g:s 5.1.2 透明材料 140
i2SR{e8:GF 5.1.3 陶瓷材料透明度表征 142
<$Yd0hxjU 5.1.4 固态激光简史 145
T'Dv.h 5.2 单晶制备工艺及性能表征 147
T%*D~=fQ' 5.2.1 单晶材料简述 147
pG;U2wE 5.2.2 单晶体制备工艺及性能 148
|[b{)s?x 5.3 透明陶瓷工艺过程及性能表征 154
.V8Lauz8 5.3.1 透明陶瓷概述 154
R%[ c;i 5.3.2 透明陶瓷材料分类 156
m#\dSl} 5.3.3 透明陶瓷烧结技术 170
_L=h0H l 5.3.4 透明陶瓷工艺过程若干影响因素 176
r$s Qf&= 5.4 结论及展望 192
NyNXP_8 参考文献 192
p9{mS7R9T 第6章 半导体发光材料 213
<x>Mo 6.1 概述 213
WOL:IZX% 6.1.1 中红外半导体发光材料和器件发展简介 213
d5:c^` 6.1.2 半导体材料的发光机理 215
IyG}H} 6.2 锑化物 217
> /caXvS 6.2.1 锑化铟 217
i?^L/b`H 6.2.2 锑化镓 221
J<jy2@"tXo 6.2.3 砷化铟 224
|Ds1 6.2.4 铟砷锑 226
h>m"GpF
x 6.2.5 铟镓砷锑 230
aO4?m+ 6.2.6 铝镓砷锑 234
a<bwzX|. 6.2.7 铟镓砷磷 235
Z4
=GMXj 6.2.8 铟砷磷锑 238
1#+S+g@# 6.2.9 铟镓砷 239
pIqeXY 6.2.10 铟铝镓砷 240
r3UUlR/Do 6.3 铅化物 241
t;\Y{` 6.3.1 硫化铅 241
ePo}y])2 6.3.2 硒化铅 243
|aq"#Ml) 6.4 其他新材料 246
BLD gt~h# 6.4.1 硅烯 246
,Ko!$29[ 6.4.2 黑磷 248
P\k# >}} 6.5 中红外半导体发光器件制备技术及应用 251
l2Rb\4 6.5.1 半导体发光器件制备技术 251
1yu4emye4 6.5.2 半导体发光材料和器件的应用 255
20Wg=p9L 参考文献 257
1p=]hC 第7章 红外窗口材料 269
eehb1L2(b 7.1 红外窗口材料概述 269
11;MN 7.2 锗和硅 270
8bld3p"^ 7.3 蓝宝石和多晶氧化铝 275
P/_['7 7.4 硫化锌和硒化锌 283
/9fR'EO{x 7.5 氟化镁和氟化钙 287
~Z'?LV<t 7.6 尖晶石和氮氧化铝 290
qlPT Ll 7.7 砷化镓和磷化镓 296
$(x] 7.8 氧化钇和YAG晶体 298
b d!Y\OD 7.9 红外光学玻璃 303
92oFlEJ 7.9.1 氧化物玻璃 303
wk_@R=*(\ 7.9.2 硫系玻璃 307
b4N[)%@ 7.10 其他红外窗口材料 311
K]w'&Qm8W 参考文献 312
IJcsmNWm 第8章 金刚石膜与类金刚石膜红外光学应用 321
;9QEK]@ 8.1 金刚石膜的物理结构和性能 321
AFwdJte9e 8.2 金刚石膜的制备 322
9_/:[N6|c| 8.2.1 热丝化学气相沉积法 323
SXP]%{@R/ 8.2.2 直流电弧等离子体喷射化学气相沉积制备 324
DZtsy!xA 8.2.3 微波等离子体化学气相沉积制备 325
KF:78C 8.3 金刚石膜的表征 327
$6R-5oQ 8.3.1 拉曼谱 327
Nu)NqFG, 8.3.2 X射线衍射 328
>Cq<@$I2EB 8.3.3 硬度测试 329
$VOFOc 8.3.4 扫描电镜 329
_;\_l 8.4 金刚石膜在光学、红外光学领域的应用 330
Z6MO^_m2 8.5 金刚石膜打磨技术 334
+]{G@pn 8.6
纳米和超纳米金刚石膜 335
M x"\5i 8.7 类金刚石膜的物理结构和特性 338
YKK*ER0 8.8 类金刚石膜的制备方法 339
B/Ws_Kv 8.8.1 射频辉光放电等离子体化学气相沉积 340
!&@615Vtw 8.8.2 磁控溅射制备法 340
9QJyZ 8.8.3 磁控过滤阴极电弧沉积制备方法 341
<<O$ G7c 8.8.4 脉冲激光沉积类金刚石膜 342
MVUJD{X# 8.9 类金刚石膜的成膜机理 343
gf\oC> N 8.10 类金刚石膜的黏附力和稳定性问题 346
h'nY3GrU 8.11 类金刚石膜的表征 348
v4 E}D 8.11.1 拉曼谱 348
+:/%3}` 8.11.2 X射线光电子谱 350
#fM`}Ij.A 8.11.3 扫描电镜和原子力显微镜 350
AFt s( 8.12 类金刚石膜的可见光、红外光学领域的应用 351
Qn2&nD%zi 8.12.1 红外窗口探测器增透和保护膜应用 352
Q22 GIr 8.12.2
太阳能电池增透和保护膜应用 354
j<e2d7oN 8.13 类金刚石膜红外减反膜的抗摩擦和抗侵蚀性 356
*|HY>U. 参考文献 357
lH~[f 第9章 2.0 μm波段激光器 368
[dV L&k<P 9.1 掺铥激光器 370
.*Qx\, 9.1.1 铥离子能级结构及泵浦方式 370
+1!ia] 9.1.2 掺铥固体激光器 373
X2"/%!65{ 9.1.3 掺铥光纤激光器 381
.x&%HA 9.2 掺钬激光器 389
WTiD[u 9.2.1 钬离子能级结构及泵浦方式 389
)=(kBWM 9.2.2 掺钬固体激光器 390
,<X9 Y2B 9.2.3 掺钬光纤激光器 397
AQ^u 9.3 增益调制2.0 μm激光器 407
b\,+f n 9.3.1 增益调制激光器基本原理 408
cm+P]8o%{ 9.3.2 增益调制2.0 μm半导体激光器 409
`@yp+8 9.3.3 基于增益开关技术的2.0 μm半导体激光器 412
QTnP'5y 9.3.4 增益调制的2.0 μm光纤激光器 416
iU:cW=W|M\ 9.4 高功率2.0 μm波段激光器 425
K@%].: 9.4.1 高功率2.0 μm波段激光器概述 425
V28M lP 9.4.2 高功率连续波2.0 μm波段激光器 427
bW:!5"_{H 9.4.3 高功率纳秒脉冲2.0 μm波段激光器 433
^=*;X;7 9.4.4 高功率皮秒脉冲2.0 μm波段激光器 438
!p/goqT~dY 9.4.5 高功率飞秒脉冲2.0 μm波段激光器 444
-tU'yKhn 9.5 基于铥钬激光的波长扩展 450
lk =<A"^S 9.5.1 铥激光泵浦拉曼激光器 451
o#N+Y?O 9.5.2 铥激光泵浦超连续谱光源 458
lmhLM. 2 9.6 2.0 μm光纤超荧光光源 471
dgP3@`YS 9.6.1 掺铥ASE光源 473
Ws12b$ 9.6.2 掺钬超荧光光源 476
>.D4co> 9.7 2.0 μm波段激光器的应用 481
_','9| 9.7.1 2.0 μm波段激光在医疗方面的应用 482
[<TrS/,)> 9.7.2 2.0 μm波段激光在工业方面的应用 488
JsS-n'gF' 9.7.3 2.0 μm波段激光在其他方面的应用 490
f,Ghb~y 参考文献 492
K.yb
^dg5 第10章 3~5 μm波段中红外激光器 507
$Z>'Jp 10.1 概述 507
Y\hBd$lQ~ 10.1.1 中红外激光器发展简史和现状 507
o,wUc"CE 10.1.2 中红外激光器的基本类别 509
. 'yCw#f 10.1.3 中红外激光器的相关测量技术 511
'we>q@ 10.2 连续中红外激光器 512
8JUwf 10.2.1 不同波长中红外激光的实现方法 512
G]aOHJ:. 10.2.2 中红外激光器的
光谱管理技术 524
y~HP>~Oh 10.2.3 中红外激光器的功率提升技术 530
]]Ufas9 10.3 脉冲中红外激光器 541
{f p[BF 10.3.1 微秒、纳秒长脉冲中红外激光器 541
E<*xx#p 10.3.2 皮秒、飞秒超短脉冲中红外激光器 546
a-J.B.A$Z/ 10.4 中红外激光器波长变换技术 555
AwF:Iu^3n 10.4.1 中红外泵浦转换技术 555
PmM3]xVzd 10.4.2 非线性参量转换技术 558
SZCze"`[ 10.4.3 受激拉曼频移技术 565
S0W||#Pr 10.4.4 中红外频率梳技术 568
3irl
(;v 10.4.5 中红外超连续谱技术 575
;xn0;V'= 10.5 中红外激光器应用 577
2I{"XB 10.5.1 工业、医疗等领域 577
l}M!8:UzU 10.5.2 前沿技术领域 579
S`Rs82> 参考文献 581
|! "eWTJ 第11章 中红外可饱和吸收体脉冲激光器 589
ZSm3 XXk 11.1 中红外脉冲光纤激光器概述 589
q-d:TMkc 11.2 中红外可饱和吸收体的种类与制备方法 590
8*a&Jl 11.2.1 一维材料可饱和吸收体 590
Yu2Bkq+ 11.2.2 二维材料可饱和吸收体 593
?!/kZM_ts 11.2.3 其他可饱和吸收体 600
'@P^0+B!(. 11.3 中红外可饱和吸收体表征方法 602
ENY+^7 11.3.1 材料常用表征方法 602
l%i+cO D
11.3.2 非线性光学特性表征 608
koi^l`B$ 11.4 中红外可饱和吸收体调Q技术 614
d m%8K6| 11.4.1 激光脉冲的产生 614
RViuJ; 11.4.2 可饱和吸收体调Q原理及特性分析 615
j"Pv0tehw 11.4.3 中红外可饱和吸收体调Q激光器 622
SByW[JE 11.5 中红外可饱和吸收锁模技术 630
y"wShAR 11.5.1 可饱和吸收体锁模基本原理 631
$ L]lHji 11.5.2 中红外可饱和吸收体锁模激光器 635
DM>eVS3} 参考文献 638
S|+o-[e8O $PHvA6D
UW
EV^ &"x (实体书推荐,按需选择!)