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。
M,\|V3s ;/";d]j 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。
<Xs@ \ h`EH~ W0:z !v5sWVVR eW"x%|/Q7 目录
R!/,E “先进光电子科学与技术丛书”序
~e`;"n@4 前言
oX2DFgz 第1章 绪论 1
Z;Ir>^< 1.1 中红外技术简介 1
>OKS/(I0 1.1.1 中红外波段的特性 1
*]:G7SW{ 1.1.2 中红外技术的发展 5
mU?&\w=v$ 1.2 中红外光学材料 6
|P. = 1.2.1 固体发光材料 6
v;bM.OL 1.2.2 光纤材料 8
;ad9{":J#B 1.2.3 窗口和薄膜材料 8
`FYtiv?G 1.2.4 波导材料 9
#>E3' 5b 1.2.5 陶瓷和金刚石膜 9
+2V%'{: 1.3 中红外应用技术 10
1(:b{Bl 1.3.1 中红外气体检测技术 10
dWW-tHv# 1.3.2 生物医疗技术 11
"lU]tIpCu 1.3.3 中红外探测技术 12
o}mhy`} 1.3.4 中红外激光光源技术 12
kol,Qs 参考文献 14
,WO%L~db 第2章 中红外激光传输光纤 19
f
$.\o 2.1 概述 19
0{"dI;b% 2.2 光纤的种类 19
&v3D" J 2.2.1 石英光纤 19
(!_X:+0_ 2.2.2 非石英光纤 24
ui.QYAYaV 2.3 光纤的制造 26
,NaV
["9$ 2.3.1 材料提纯 26
1%SJ1oY 2.3.2 光纤预制棒 27
w>z8c3Dq} 2.3.3 光纤的拉制工艺 35
JO&;bT< 2.4 激光在光纤中的传输 37
iJCY /*C} 2.4.1 传输方程 37
q*F~~J!P 2.4.2 非线性效应 38
Ypn%[sSOp 2.4.3 色散效应 43
I*+LJy;j 2.4.4 传输损耗 46
>%n8W>^^4 2.5 光纤的应用 48
u:AfHZ 2.5.1 光纤器件 48
m0%iw1OsH% 2.5.2 光纤通信 54
[Q7->Wo|S: 2.5.3 光纤传感 55
Eo7 _v 2.5.4 超连续谱光源 56
VeNNsg>& 参考文献 57
%S
>xSqX 第3章 红外光学薄膜 61
_:ZFCDO 3.1 薄膜光学与光学薄膜 61
+?"HTDBE|| 3.1.1 薄膜光学概论 63
{UX"Epd);n 3.1.2 光学薄膜的功能 75
b[{m>Fa+o# 3.1.3 光学薄膜的制备 80
z^ aCQ3E 3.2 中红外光学薄膜材料 85
AQnJxIL: 3.2.1 氟化物 86
8CP9DS 3.2.2 硫系材料 86
OQytgXED 3.2.3 硅系材料 87
c]s(u+i 3.2.4 锗系材料 88
<t?x 'r?@ 3.2.5 其他材料 88
q7O,I`KaJ 3.3 红外薄膜材料的发展趋势 90
==-7F3QP 3.3.1 中红外激光薄膜 90
;uM34^ 3.3.2 硬质碳基膜 91
xE G+%Uk{ 3.3.3 红外隐身膜 92
YiIddQ 参考文献 93
XJ
f+Eh 第4章 波导 95
@ 7Q*h
4.1 概述 95
kz7vbY 4.2 波导制备及测试技术 96
hV3,^#9o 4.2.1 光波导简介 96
k8InbX[ 4.2.2 波导制备技术及工艺 99
ys&"r":I 4.2.3 波导测试技术 102
}"%!(rx 4.3 硅基波导 105
G?Qe"4
. 4.3.1 绝缘衬底上硅 106
'|YtNhWZ? 4.3.2 蓝宝石上硅 110
c*S#UD+ 4.3.3 氮化硅上硅 112
(ZE%tbm2 4.3.4 铌酸锂上硅 114
')AByD}Hi] 4.4 锗和硅锗波导 116
sowbg<D 4.4.1 硅上的锗 116
E<D+)A 4.4.2 绝缘衬底上锗 118
&K9VEMCEX 4.4.3 氮化硅上锗 120
qO:U]\P 4.4.4 硅锗合金 121
[ E$$nNs 4.5 其他波导材料 123
^Ei*M0fF 4.5.1 硫系玻璃 123
`7u\
4.5.2 氮化硅和氮化铝 126
"?oo\op 4.5.3 砷化镓 130
;eS;AHZ 4.5.4 铌酸锂 132
|Q5H9<* 4.5.5 锗锡合金 133
L0X&03e=e: 4.6 中红外波导的应用与发展趋势 134
t Y:G54d=_ 参考文献 135
T4V[RN
第5章 单晶与陶瓷 140
X)FL[RO%q 5.1 概述 140
kbfuvJ> 5.1.1 透明与半透明 140
U-Af7qO 5.1.2 透明材料 140
LFEp 5.1.3 陶瓷材料透明度表征 142
KcIc'G 9 5.1.4 固态激光简史 145
~fyF&+ibp' 5.2 单晶制备工艺及性能表征 147
pj!k|F9 5.2.1 单晶材料简述 147
+ 6x"trC 5.2.2 单晶体制备工艺及性能 148
S[-.tvI;Q 5.3 透明陶瓷工艺过程及性能表征 154
[TRGIGtq 5.3.1 透明陶瓷概述 154
WafdE 5.3.2 透明陶瓷材料分类 156
?~F]@2)5w 5.3.3 透明陶瓷烧结技术 170
Am2*- 5.3.4 透明陶瓷工艺过程若干影响因素 176
L\QQjI{ 5.4 结论及展望 192
k)$iK2I 参考文献 192
!d:tIu{) 第6章 半导体发光材料 213
Sp<hai 6.1 概述 213
yQu vW$ 6.1.1 中红外半导体发光材料和器件发展简介 213
NJ
>I%u* 6.1.2 半导体材料的发光机理 215
GYFgEg} 6.2 锑化物 217
.(`(chRa} 6.2.1 锑化铟 217
'9^E8+=| 6.2.2 锑化镓 221
"F&Tnhh4 6.2.3 砷化铟 224
6tOP}X 6.2.4 铟砷锑 226
<2n'}&F 6.2.5 铟镓砷锑 230
Rb{+Ki 6.2.6 铝镓砷锑 234
qsI{ b<n 6.2.7 铟镓砷磷 235
*
zd. 6.2.8 铟砷磷锑 238
s ;48v 6.2.9 铟镓砷 239
k%"$$uo 6.2.10 铟铝镓砷 240
'"Bex` 6.3 铅化物 241
}j&O/Up 6.3.1 硫化铅 241
$`E4m8fX 6.3.2 硒化铅 243
Z$Z`@&U= 6.4 其他新材料 246
{;U} :Dx 6.4.1 硅烯 246
8&i;hZm 6.4.2 黑磷 248
Us1@\|] 6.5 中红外半导体发光器件制备技术及应用 251
[Dnusp7e 6.5.1 半导体发光器件制备技术 251
jeY4yM 6.5.2 半导体发光材料和器件的应用 255
]a8eDy 参考文献 257
}'u3U"9) 第7章 红外窗口材料 269
wh9L(0 7.1 红外窗口材料概述 269
|p;4dL 7.2 锗和硅 270
Tsu\oJ[ 7.3 蓝宝石和多晶氧化铝 275
!&Z*yH 7.4 硫化锌和硒化锌 283
:RPVT,O} 7.5 氟化镁和氟化钙 287
;F|jG}M" 7.6 尖晶石和氮氧化铝 290
B<A:_'g 7.7 砷化镓和磷化镓 296
N[>:@h 7.8 氧化钇和YAG晶体 298
ggMUdlU 7.9 红外光学玻璃 303
i"/ r)>"b 7.9.1 氧化物玻璃 303
wtlB 7.9.2 硫系玻璃 307
',DeP>'%> 7.10 其他红外窗口材料 311
F/)f,sZF 参考文献 312
QDP-E[ 第8章 金刚石膜与类金刚石膜红外光学应用 321
$,!hD\a 8.1 金刚石膜的物理结构和性能 321
5Qb;2! 8.2 金刚石膜的制备 322
'=$TyiU 8.2.1 热丝化学气相沉积法 323
6!@0VI&P 8.2.2 直流电弧等离子体喷射化学气相沉积制备 324
e,^pMg~ 8.2.3 微波等离子体化学气相沉积制备 325
HTw#U2A;+ 8.3 金刚石膜的表征 327
v<j2L"bj 8.3.1 拉曼谱 327
"@(58nk 8.3.2 X射线衍射 328
O!o <P5X^ 8.3.3 硬度测试 329
sb'lZFSP~s 8.3.4 扫描电镜 329
-H4PRCDH 8.4 金刚石膜在光学、红外光学领域的应用 330
^<!Ia 8.5 金刚石膜打磨技术 334
H%FM 8.6
纳米和超纳米金刚石膜 335
.-J`d=Krp 8.7 类金刚石膜的物理结构和特性 338
u]R$]&< 8.8 类金刚石膜的制备方法 339
)ukF3;Gt 8.8.1 射频辉光放电等离子体化学气相沉积 340
hX&-/fF+f 8.8.2 磁控溅射制备法 340
) 9xX 8.8.3 磁控过滤阴极电弧沉积制备方法 341
]XY0c6
< 8.8.4 脉冲激光沉积类金刚石膜 342
@?m+Z"o|z 8.9 类金刚石膜的成膜机理 343
.6LS+[ 8.10 类金刚石膜的黏附力和稳定性问题 346
^mAJ[^% 8.11 类金刚石膜的表征 348
)q^(T1 8.11.1 拉曼谱 348
STw oYn 8.11.2 X射线光电子谱 350
@#A!w;bz 8.11.3 扫描电镜和原子力显微镜 350
v C^>p5F 8.12 类金刚石膜的可见光、红外光学领域的应用 351
3=IG#6)~C 8.12.1 红外窗口探测器增透和保护膜应用 352
L,6MF,vx 8.12.2
太阳能电池增透和保护膜应用 354
j+nv=p 8.13 类金刚石膜红外减反膜的抗摩擦和抗侵蚀性 356
{QMN=O&n 参考文献 357
-gB{:UYi3 第9章 2.0 μm波段激光器 368
k2pT1QZnt 9.1 掺铥激光器 370
,|A{!j` 9.1.1 铥离子能级结构及泵浦方式 370
SGQDro=l 9.1.2 掺铥固体激光器 373
wBLsz/ 9.1.3 掺铥光纤激光器 381
;e2Ij 9.2 掺钬激光器 389
("b*? : B 9.2.1 钬离子能级结构及泵浦方式 389
V>AS%lXj 9.2.2 掺钬固体激光器 390
Zct!/u9 Q 9.2.3 掺钬光纤激光器 397
Y^yG/F 9.3 增益调制2.0 μm激光器 407
L -YNz0A 9.3.1 增益调制激光器基本原理 408
IOX:yxj 9.3.2 增益调制2.0 μm半导体激光器 409
0Lx3]"v 9.3.3 基于增益开关技术的2.0 μm半导体激光器 412
% oR>Uo 9.3.4 增益调制的2.0 μm光纤激光器 416
}Iip+URG 9.4 高功率2.0 μm波段激光器 425
.izf#r:< 9.4.1 高功率2.0 μm波段激光器概述 425
(V8?,G > 9.4.2 高功率连续波2.0 μm波段激光器 427
:4U0I:J# 9.4.3 高功率纳秒脉冲2.0 μm波段激光器 433
x`#22"m 9.4.4 高功率皮秒脉冲2.0 μm波段激光器 438
(ZS/@He 9.4.5 高功率飞秒脉冲2.0 μm波段激光器 444
,b4g.CV 9.5 基于铥钬激光的波长扩展 450
;KL9oV!<f 9.5.1 铥激光泵浦拉曼激光器 451
!M,h79NM 9.5.2 铥激光泵浦超连续谱光源 458
xvdY
8%S 9.6 2.0 μm光纤超荧光光源 471
D@:"f?K> 9.6.1 掺铥ASE光源 473
G8noQ_- 9.6.2 掺钬超荧光光源 476
l!/!?^8|f 9.7 2.0 μm波段激光器的应用 481
$3]b>v 9.7.1 2.0 μm波段激光在医疗方面的应用 482
8nodV 9 9.7.2 2.0 μm波段激光在工业方面的应用 488
>2u y 9.7.3 2.0 μm波段激光在其他方面的应用 490
>J>>\Y(p 参考文献 492
oCbpK 第10章 3~5 μm波段中红外激光器 507
O<>#>[ 10.1 概述 507
g1ytT%] 10.1.1 中红外激光器发展简史和现状 507
QE3ryD 10.1.2 中红外激光器的基本类别 509
Qne0kB5m 10.1.3 中红外激光器的相关测量技术 511
(U _wp's 10.2 连续中红外激光器 512
puA|NT 10.2.1 不同波长中红外激光的实现方法 512
Vcr VaBw 10.2.2 中红外激光器的
光谱管理技术 524
`2,a(Sk# 10.2.3 中红外激光器的功率提升技术 530
Ox~ 9_d 10.3 脉冲中红外激光器 541
\1]rlzXGUT 10.3.1 微秒、纳秒长脉冲中红外激光器 541
}s(C^0x 10.3.2 皮秒、飞秒超短脉冲中红外激光器 546
rpSr^slr 10.4 中红外激光器波长变换技术 555
d-h"JZ9 10.4.1 中红外泵浦转换技术 555
%EWq2'/5 10.4.2 非线性参量转换技术 558
qfa}3k8et 10.4.3 受激拉曼频移技术 565
Hv8H.^D> 10.4.4 中红外频率梳技术 568
.>wFztK 10.4.5 中红外超连续谱技术 575
mTJ"l(,3 10.5 中红外激光器应用 577
g#|oif9o 10.5.1 工业、医疗等领域 577
!VFem~'d 10.5.2 前沿技术领域 579
Ox|TMSb^ 参考文献 581
Li]k7w?H 第11章 中红外可饱和吸收体脉冲激光器 589
6< >SHw 11.1 中红外脉冲光纤激光器概述 589
^&-a/'D$, 11.2 中红外可饱和吸收体的种类与制备方法 590
>J@egIKzP 11.2.1 一维材料可饱和吸收体 590
@+:4J_N 11.2.2 二维材料可饱和吸收体 593
%<AS?Ry 11.2.3 其他可饱和吸收体 600
hF.6}28U1 11.3 中红外可饱和吸收体表征方法 602
r^Y~mq 11.3.1 材料常用表征方法 602
$o"g73`3 11.3.2 非线性光学特性表征 608
JtFiFaCxY 11.4 中红外可饱和吸收体调Q技术 614
~$Y|ca 11.4.1 激光脉冲的产生 614
ewym1}o 11.4.2 可饱和吸收体调Q原理及特性分析 615
26 ?23J
; 11.4.3 中红外可饱和吸收体调Q激光器 622
nEyIt&>9 11.5 中红外可饱和吸收锁模技术 630
&wb9_?ir- 11.5.1 可饱和吸收体锁模基本原理 631
vtZ?X';wh 11.5.2 中红外可饱和吸收体锁模激光器 635
Y1WHy*s? 参考文献 638
R:f7LRF/\ "$DldHC
n]v7V&mj\ (实体书推荐,按需选择!)