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。
xq"Jy=4Q* {mB0rKVm 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。
#p[',$cC Fd*8N8Pi
E c s,$\ v@# b}N0n 目录
NWxUn.Gy9 “先进光电子科学与技术丛书”序
|>z3E z 前言
(rg;IXAq% 第1章 绪论 1
N>>uCkC 1.1 中红外技术简介 1
3j3N!T9 1.1.1 中红外波段的特性 1
QNDHOo>v 1.1.2 中红外技术的发展 5
/rSH"$ 1.2 中红外光学材料 6
A/`%/0e 1.2.1 固体发光材料 6
|r bWYl.b 1.2.2 光纤材料 8
/> 4"~q) 1.2.3 窗口和薄膜材料 8
`=7j$#6U 1.2.4 波导材料 9
fxT-j s#S 1.2.5 陶瓷和金刚石膜 9
awz;z?~ 1.3 中红外应用技术 10
;t+ub8 1.3.1 中红外气体检测技术 10
yV^s,P1 1.3.2 生物医疗技术 11
rSrIEP,c' 1.3.3 中红外探测技术 12
SB)5@
nmS 1.3.4 中红外激光光源技术 12
xCtmXo 参考文献 14
]KJj6xn 第2章 中红外激光传输光纤 19
"9n3VX) 2.1 概述 19
Bp@v,)8* 2.2 光纤的种类 19
S%`0'lzzj 2.2.1 石英光纤 19
!fj(tPq 2.2.2 非石英光纤 24
T*KMksjxm` 2.3 光纤的制造 26
%RDI!e<e} 2.3.1 材料提纯 26
{P*m;a`} 2.3.2 光纤预制棒 27
P@FHnh3}Z$ 2.3.3 光纤的拉制工艺 35
w}=5ElB 2.4 激光在光纤中的传输 37
p}cw{ 2.4.1 传输方程 37
%plo=RF 2.4.2 非线性效应 38
YY!Rz[/ 2.4.3 色散效应 43
AnT3M.>ek 2.4.4 传输损耗 46
Qubp9C#r 2.5 光纤的应用 48
=W'Ae,& 2.5.1 光纤器件 48
[Vma^B$7Vj 2.5.2 光纤通信 54
o>VVsH 2.5.3 光纤传感 55
6H7],aMg$A 2.5.4 超连续谱光源 56
Gy(=706 参考文献 57
#{\%rWnCm 第3章 红外光学薄膜 61
GP#aya 3.1 薄膜光学与光学薄膜 61
d m`E!R_ 3.1.1 薄膜光学概论 63
&c,kQo+pA 3.1.2 光学薄膜的功能 75
$b mLu=9 3.1.3 光学薄膜的制备 80
y_?Me] 3.2 中红外光学薄膜材料 85
(UxW; 3.2.1 氟化物 86
WILMH`
3.2.2 硫系材料 86
{Ja!~N;3 3.2.3 硅系材料 87
)<tI!I][j 3.2.4 锗系材料 88
.P"D 3.2.5 其他材料 88
#}y2)g 3.3 红外薄膜材料的发展趋势 90
@8I4[TE 3.3.1 中红外激光薄膜 90
$F5 b 3.3.2 硬质碳基膜 91
h3xAJ! 3.3.3 红外隐身膜 92
e\:+uVzz 参考文献 93
Sxh]R+Xb 第4章 波导 95
ZNvEW 4.1 概述 95
Fkd+pS\9g~ 4.2 波导制备及测试技术 96
XcUwr 4.2.1 光波导简介 96
aq@8"b(. 4.2.2 波导制备技术及工艺 99
*(T:,PY 4.2.3 波导测试技术 102
[UWdW 4.3 硅基波导 105
2$ze=
/ l 4.3.1 绝缘衬底上硅 106
ia+oX~W!VR 4.3.2 蓝宝石上硅 110
oV|4V:G q 4.3.3 氮化硅上硅 112
/Y2}a<3&0 4.3.4 铌酸锂上硅 114
f@|A[>"V 4.4 锗和硅锗波导 116
8&qZ0GLaT 4.4.1 硅上的锗 116
x#xFh0CA 4.4.2 绝缘衬底上锗 118
0?:} P 4.4.3 氮化硅上锗 120
gL*>[@RO 4.4.4 硅锗合金 121
ORJIo 4.5 其他波导材料 123
%1xb,g KO 4.5.1 硫系玻璃 123
l:,'j@% 4.5.2 氮化硅和氮化铝 126
tne ST. 4.5.3 砷化镓 130
wc}5m
Hs 4.5.4 铌酸锂 132
&-Gqdnc 4.5.5 锗锡合金 133
YSic-6z0Ms 4.6 中红外波导的应用与发展趋势 134
?IqQ-C)6D 参考文献 135
bU2Z[sn. 第5章 单晶与陶瓷 140
?R$F)g7< 5.1 概述 140
Vr`R>S,- 5.1.1 透明与半透明 140
R6kD=JY/! 5.1.2 透明材料 140
kwo3`b 5.1.3 陶瓷材料透明度表征 142
[S9K6%w_! 5.1.4 固态激光简史 145
.ps-4eXF 5.2 单晶制备工艺及性能表征 147
>>t@}F) 5.2.1 单晶材料简述 147
D%OQ e#! 5.2.2 单晶体制备工艺及性能 148
ZojIR\F^ 5.3 透明陶瓷工艺过程及性能表征 154
;o2$
Q 5.3.1 透明陶瓷概述 154
p.v0D:@& 5.3.2 透明陶瓷材料分类 156
(:TjoXXiY 5.3.3 透明陶瓷烧结技术 170
nYR# 5.3.4 透明陶瓷工艺过程若干影响因素 176
Z<1FSk,[ 5.4 结论及展望 192
Tc> 参考文献 192
aQ?/%\> 第6章 半导体发光材料 213
JQ8fdP A 6.1 概述 213
K6v6ynp/ 6.1.1 中红外半导体发光材料和器件发展简介 213
]@j*/IP 6.1.2 半导体材料的发光机理 215
9ifDcYl 6.2 锑化物 217
/YP{,#p 6.2.1 锑化铟 217
%p^wZtm 6.2.2 锑化镓 221
n$xc];j 6.2.3 砷化铟 224
D/Z6C&/I 6.2.4 铟砷锑 226
Pk{_(ybaY 6.2.5 铟镓砷锑 230
b~KDP+Ri 6.2.6 铝镓砷锑 234
\r;#g{
_ 6.2.7 铟镓砷磷 235
l2zFKCGF( 6.2.8 铟砷磷锑 238
.zA^)qgL 6.2.9 铟镓砷 239
-BrMp%C 6.2.10 铟铝镓砷 240
lGPUIoUo 6.3 铅化物 241
>BIMi^ 6.3.1 硫化铅 241
[w>$QR 6.3.2 硒化铅 243
~("5yG 6.4 其他新材料 246
5gH1.7i b 6.4.1 硅烯 246
wa<MRt W= 6.4.2 黑磷 248
[pC$+NX 6.5 中红外半导体发光器件制备技术及应用 251
63q^ $I 6.5.1 半导体发光器件制备技术 251
2 Wt> Mi 6.5.2 半导体发光材料和器件的应用 255
j~2{lCT 参考文献 257
PlU*X8 第7章 红外窗口材料 269
+6sy-<ZL: 7.1 红外窗口材料概述 269
1t:Q_j0Ym 7.2 锗和硅 270
?Nup1!D 7.3 蓝宝石和多晶氧化铝 275
~ZmN44?R 7.4 硫化锌和硒化锌 283
<6EeD5{* 7.5 氟化镁和氟化钙 287
6_J$UBT 7.6 尖晶石和氮氧化铝 290
AYt%`Y.! 7.7 砷化镓和磷化镓 296
6.CbAi3Z
7.8 氧化钇和YAG晶体 298
m;H.#^b* 7.9 红外光学玻璃 303
mPOGidxix 7.9.1 氧化物玻璃 303
$yn];0$J 7.9.2 硫系玻璃 307
NaPt"G 7.10 其他红外窗口材料 311
"9m2/D`= 参考文献 312
@KWb+?_H{< 第8章 金刚石膜与类金刚石膜红外光学应用 321
Y#!UPhg< 8.1 金刚石膜的物理结构和性能 321
S/}2; \Xm 8.2 金刚石膜的制备 322
8e*,jH3 8.2.1 热丝化学气相沉积法 323
DwaBdN[!7 8.2.2 直流电弧等离子体喷射化学气相沉积制备 324
\.C+ue 8.2.3 微波等离子体化学气相沉积制备 325
$:cE ^8K 8.3 金刚石膜的表征 327
8J=?5 8.3.1 拉曼谱 327
gcE|#1> 8.3.2 X射线衍射 328
7R`M,u~f2^ 8.3.3 硬度测试 329
(*Z)(O*z 8.3.4 扫描电镜 329
_76PIR{an 8.4 金刚石膜在光学、红外光学领域的应用 330
QP@%(]f G 8.5 金刚石膜打磨技术 334
ZO!I. 8.6
纳米和超纳米金刚石膜 335
{!.(7wV\ 8.7 类金刚石膜的物理结构和特性 338
*'OxAfa#x 8.8 类金刚石膜的制备方法 339
TMAJb+@l: 8.8.1 射频辉光放电等离子体化学气相沉积 340
B268e 8.8.2 磁控溅射制备法 340
+EFgE1w 8.8.3 磁控过滤阴极电弧沉积制备方法 341
VGfMN|h 8.8.4 脉冲激光沉积类金刚石膜 342
JIOh#VNU 8.9 类金刚石膜的成膜机理 343
>NqYyW,% 8.10 类金刚石膜的黏附力和稳定性问题 346
%u`8minCt 8.11 类金刚石膜的表征 348
&K[_J 8.11.1 拉曼谱 348
f_wvZ& 8.11.2 X射线光电子谱 350
G3{Q"^S" 8.11.3 扫描电镜和原子力显微镜 350
\X<bH&x:z 8.12 类金刚石膜的可见光、红外光学领域的应用 351
d{rQzia"mV 8.12.1 红外窗口探测器增透和保护膜应用 352
9!f/aI 8.12.2
太阳能电池增透和保护膜应用 354
#%`|~%`{: 8.13 类金刚石膜红外减反膜的抗摩擦和抗侵蚀性 356
#OBJzf*p 参考文献 357
D5$wTI 第9章 2.0 μm波段激光器 368
_ 6O\W%it 9.1 掺铥激光器 370
&/mA7Vf>eR 9.1.1 铥离子能级结构及泵浦方式 370
bQE};wM, 9.1.2 掺铥固体激光器 373
^cV;~&|.Xk 9.1.3 掺铥光纤激光器 381
MJ7 Y#<u 9.2 掺钬激光器 389
t]>Lh>G 9.2.1 钬离子能级结构及泵浦方式 389
=2Bg9!zW> 9.2.2 掺钬固体激光器 390
W^fuScG)c 9.2.3 掺钬光纤激光器 397
6726ac{xz 9.3 增益调制2.0 μm激光器 407
q/4YS0CqE 9.3.1 增益调制激光器基本原理 408
Tg!i%v(-t 9.3.2 增益调制2.0 μm半导体激光器 409
`n$I]_}/% 9.3.3 基于增益开关技术的2.0 μm半导体激光器 412
e&7JpT 9.3.4 增益调制的2.0 μm光纤激光器 416
fYp'&Btb]x 9.4 高功率2.0 μm波段激光器 425
+hn+K1 9.4.1 高功率2.0 μm波段激光器概述 425
6;C3RU] 9.4.2 高功率连续波2.0 μm波段激光器 427
+lJG(Qd 9.4.3 高功率纳秒脉冲2.0 μm波段激光器 433
_Xn qb+ 9.4.4 高功率皮秒脉冲2.0 μm波段激光器 438
!v X D 9.4.5 高功率飞秒脉冲2.0 μm波段激光器 444
TftHwe):V 9.5 基于铥钬激光的波长扩展 450
HHiT]S9 9.5.1 铥激光泵浦拉曼激光器 451
*\=.<|H Z 9.5.2 铥激光泵浦超连续谱光源 458
<.pU,T/ 9.6 2.0 μm光纤超荧光光源 471
)\sc83L 9.6.1 掺铥ASE光源 473
,
FhekaA 9.6.2 掺钬超荧光光源 476
350_CN, 9.7 2.0 μm波段激光器的应用 481
Of{/t1o? 9.7.1 2.0 μm波段激光在医疗方面的应用 482
ZX5 xF<os8 9.7.2 2.0 μm波段激光在工业方面的应用 488
\zieyE 9.7.3 2.0 μm波段激光在其他方面的应用 490
T?:glp[4I 参考文献 492
HFwN 第10章 3~5 μm波段中红外激光器 507
D<8HZ%o 10.1 概述 507
._8KsuJG 10.1.1 中红外激光器发展简史和现状 507
ZQ)>s>- 10.1.2 中红外激光器的基本类别 509
6:q"l\n> 10.1.3 中红外激光器的相关测量技术 511
a["2VY6Eq@ 10.2 连续中红外激光器 512
F;=4vS]\ 10.2.1 不同波长中红外激光的实现方法 512
2R=DB`3 10.2.2 中红外激光器的
光谱管理技术 524
BYs-V: 10.2.3 中红外激光器的功率提升技术 530
+<xQM h8 10.3 脉冲中红外激光器 541
v-yde>( 10.3.1 微秒、纳秒长脉冲中红外激光器 541
2WtRJi?b| 10.3.2 皮秒、飞秒超短脉冲中红外激光器 546
"*LD 3 10.4 中红外激光器波长变换技术 555
sXi=70o 10.4.1 中红外泵浦转换技术 555
%^I88,$&L 10.4.2 非线性参量转换技术 558
vhsk0$f 10.4.3 受激拉曼频移技术 565
p"l3e9&'j 10.4.4 中红外频率梳技术 568
ogL EtqT 10.4.5 中红外超连续谱技术 575
Kv.>Vf.T}_ 10.5 中红外激光器应用 577
A|L 8P 10.5.1 工业、医疗等领域 577
S+'rG+NJ 10.5.2 前沿技术领域 579
~_Lr=C D;4 参考文献 581
Pcu#lWC$ 第11章 中红外可饱和吸收体脉冲激光器 589
*uo'VJI7_, 11.1 中红外脉冲光纤激光器概述 589
{"&SJt[%X 11.2 中红外可饱和吸收体的种类与制备方法 590
(FJ9-K0b{n 11.2.1 一维材料可饱和吸收体 590
6oLwfTy 11.2.2 二维材料可饱和吸收体 593
K_2|_MLlZ 11.2.3 其他可饱和吸收体 600
&v"3*.org@ 11.3 中红外可饱和吸收体表征方法 602
h$.:Uj8/ 11.3.1 材料常用表征方法 602
AX= 1b,s 11.3.2 非线性光学特性表征 608
Y$Q|J4z 11.4 中红外可饱和吸收体调Q技术 614
,Z{d.[$ 11.4.1 激光脉冲的产生 614
?Y:8eD"* 11.4.2 可饱和吸收体调Q原理及特性分析 615
~(pmLZ<GW} 11.4.3 中红外可饱和吸收体调Q激光器 622
8F:e|\SB# 11.5 中红外可饱和吸收锁模技术 630
-T&.kYqnb$ 11.5.1 可饱和吸收体锁模基本原理 631
^bc;[x&N 11.5.2 中红外可饱和吸收体锁模激光器 635
#
eCjn 参考文献 638
/}Lt,9 B Ce|is0
+,yK;^b (实体书推荐,按需选择!)