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。
iO)FZ%?" 5|>FM& 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。
1Uz sw L P?E
!e?g"5r{Bv
]3Z?Q 目录
#?/&H;n_8S “先进光电子科学与技术丛书”序
JX%B_eUlAs 前言
AsyJDt'i 第1章 绪论 1
#flOaRl. 1.1 中红外技术简介 1
>CtT_yhx 1.1.1 中红外波段的特性 1
)&R^J;W$M1 1.1.2 中红外技术的发展 5
-I-u.! 1.2 中红外光学材料 6
Gq_rZo(@ 1.2.1 固体发光材料 6
?}4 =A&][ 1.2.2 光纤材料 8
S&]AIG) 1.2.3 窗口和薄膜材料 8
{[~cQgCI 1.2.4 波导材料 9
^.5`jdk 1.2.5 陶瓷和金刚石膜 9
EHk(\1!V 1.3 中红外应用技术 10
34ij5bko_) 1.3.1 中红外气体检测技术 10
gFR9!=,/V% 1.3.2 生物医疗技术 11
j{00iA} 1.3.3 中红外探测技术 12
/[Oo*}Dc=F 1.3.4 中红外激光光源技术 12
$89hkUuTu^ 参考文献 14
i7g+8zd8d 第2章 中红外激光传输光纤 19
3n{'}SYyz 2.1 概述 19
R%)ZhG*
2.2 光纤的种类 19
*7.EL`8 2.2.1 石英光纤 19
#jdo54- 2.2.2 非石英光纤 24
"/ G^+u 2.3 光纤的制造 26
^fVLM>p <; 2.3.1 材料提纯 26
>05_#{up 2.3.2 光纤预制棒 27
!Z+4FwF 2.3.3 光纤的拉制工艺 35
] .Mr&@ 2.4 激光在光纤中的传输 37
wfr+- 2.4.1 传输方程 37
3QlV,)} 2.4.2 非线性效应 38
_jkH}o ' 2.4.3 色散效应 43
"Uy==~ 2.4.4 传输损耗 46
}1<_ 2.5 光纤的应用 48
q:A{@kFq_ 2.5.1 光纤器件 48
`uRf*- 2.5.2 光纤通信 54
Pe_mX*0 2.5.3 光纤传感 55
f( (p\&y 2.5.4 超连续谱光源 56
S}zh0`+d'Z 参考文献 57
(ATvH_Z 第3章 红外光学薄膜 61
^zjQ(ca@"x 3.1 薄膜光学与光学薄膜 61
fJ"#c<n 3.1.1 薄膜光学概论 63
mQ#E{{:H+ 3.1.2 光学薄膜的功能 75
@R+bR<}] 3.1.3 光学薄膜的制备 80
d0(GE4+/ 3.2 中红外光学薄膜材料 85
y>+xdD0+ 3.2.1 氟化物 86
c-S_{~~ 3.2.2 硫系材料 86
XI6LPA0% 3.2.3 硅系材料 87
Efo,5 3.2.4 锗系材料 88
ppcuMcR{ 3.2.5 其他材料 88
`? ayc/TK 3.3 红外薄膜材料的发展趋势 90
=X6+}YQ" 3.3.1 中红外激光薄膜 90
C:C9swik"5 3.3.2 硬质碳基膜 91
cZ$!_30N+ 3.3.3 红外隐身膜 92
rTJv>Jjld 参考文献 93
ZSL:q%:. 第4章 波导 95
A/kRw'6 4.1 概述 95
cI #2MjL 4.2 波导制备及测试技术 96
SZ+<0Y| 4.2.1 光波导简介 96
.:eNL]2%: 4.2.2 波导制备技术及工艺 99
~z''kH=e
4.2.3 波导测试技术 102
,,+ ~./) 4.3 硅基波导 105
Z
Mp 4.3.1 绝缘衬底上硅 106
_E({!t"` 4.3.2 蓝宝石上硅 110
k:(i sKIA 4.3.3 氮化硅上硅 112
gR `:)> 4.3.4 铌酸锂上硅 114
G$\2@RT9[ 4.4 锗和硅锗波导 116
S30@|@fTz 4.4.1 硅上的锗 116
:sT\-MpQvn 4.4.2 绝缘衬底上锗 118
!oXA^7Th6] 4.4.3 氮化硅上锗 120
pa0'\ 4.4.4 硅锗合金 121
A=X2zm>9 4.5 其他波导材料 123
C#]% 4.5.1 硫系玻璃 123
M,Y lhL 4.5.2 氮化硅和氮化铝 126
U].u) g$ 4.5.3 砷化镓 130
o6e6Jw 4.5.4 铌酸锂 132
5[WhjTo 4.5.5 锗锡合金 133
B7Um G)C 4.6 中红外波导的应用与发展趋势 134
)]2yTG[ 参考文献 135
G>hmVd 第5章 单晶与陶瓷 140
5BKmp-m 5.1 概述 140
[,_M@g3 5.1.1 透明与半透明 140
gIA{6,A 5.1.2 透明材料 140
K`PmWxNPh 5.1.3 陶瓷材料透明度表征 142
Ov{fO 5.1.4 固态激光简史 145
v2<roG6.V 5.2 单晶制备工艺及性能表征 147
l'~]8Wo1 5.2.1 单晶材料简述 147
)Qve[O 5.2.2 单晶体制备工艺及性能 148
UXB[3SP 5.3 透明陶瓷工艺过程及性能表征 154
SU, t,i 5.3.1 透明陶瓷概述 154
Qi^MfHW 5.3.2 透明陶瓷材料分类 156
)2X ng_, 5.3.3 透明陶瓷烧结技术 170
g{8R+ 5.3.4 透明陶瓷工艺过程若干影响因素 176
7lpd$Y 5.4 结论及展望 192
}z&P^p)R 参考文献 192
s(7'*`G"h 第6章 半导体发光材料 213
n3{m
"h3 6.1 概述 213
P=&J e? 6.1.1 中红外半导体发光材料和器件发展简介 213
(sw1HR 6.1.2 半导体材料的发光机理 215
"m]"%MU78 6.2 锑化物 217
t"1'B!4 6.2.1 锑化铟 217
$;*YdZ`q 6.2.2 锑化镓 221
G)l[\6Dn 6.2.3 砷化铟 224
o"^}2^)_SR 6.2.4 铟砷锑 226
~B%EvG7:n 6.2.5 铟镓砷锑 230
|7Z,z0 ?V 6.2.6 铝镓砷锑 234
ma LJ M\C 6.2.7 铟镓砷磷 235
i L1.R+ 6.2.8 铟砷磷锑 238
{+[~;ISL 6.2.9 铟镓砷 239
=$5[uI2 6.2.10 铟铝镓砷 240
uPe4Rr 6.3 铅化物 241
96F:%|yG 6.3.1 硫化铅 241
&sL5Pt_ 6.3.2 硒化铅 243
wxZnuCO%H8 6.4 其他新材料 246
lwLK#_5u 6.4.1 硅烯 246
yz-IZt( 6.4.2 黑磷 248
!)tXN=(1a 6.5 中红外半导体发光器件制备技术及应用 251
6<H[1PI`,G 6.5.1 半导体发光器件制备技术 251
uMF\3T(x4 6.5.2 半导体发光材料和器件的应用 255
K G~](4JE( 参考文献 257
h~elF1dG 第7章 红外窗口材料 269
$X5~9s1Wl 7.1 红外窗口材料概述 269
qce# 7.2 锗和硅 270
!U]V?Jpi" 7.3 蓝宝石和多晶氧化铝 275
,$3 7.4 硫化锌和硒化锌 283
`<t{NJ&f 7.5 氟化镁和氟化钙 287
5fb,-`m. 7.6 尖晶石和氮氧化铝 290
5h[u2&;G 7.7 砷化镓和磷化镓 296
OR a!84L 7.8 氧化钇和YAG晶体 298
o<-%)#e 7.9 红外光学玻璃 303
:LVM'c62c> 7.9.1 氧化物玻璃 303
~PvW+UMLk 7.9.2 硫系玻璃 307
sVkR7
^KsG 7.10 其他红外窗口材料 311
%e7{ke}r 参考文献 312
K_`*ZV{r 第8章 金刚石膜与类金刚石膜红外光学应用 321
!gy'_Y 8.1 金刚石膜的物理结构和性能 321
/+RNPQO O 8.2 金刚石膜的制备 322
5 LX3. 8.2.1 热丝化学气相沉积法 323
1s\10 hK1c 8.2.2 直流电弧等离子体喷射化学气相沉积制备 324
|f8by\Q86= 8.2.3 微波等离子体化学气相沉积制备 325
O)Nt"k7
b 8.3 金刚石膜的表征 327
0P/A 8.3.1 拉曼谱 327
Beqhe\{ 8.3.2 X射线衍射 328
E yNI]XEj 8.3.3 硬度测试 329
NOx&`OU+ 8.3.4 扫描电镜 329
G !1- 20 8.4 金刚石膜在光学、红外光学领域的应用 330
&t%CuU]/@ 8.5 金刚石膜打磨技术 334
T<54qe4`p 8.6
纳米和超纳米金刚石膜 335
dGIu0\J\$ 8.7 类金刚石膜的物理结构和特性 338
d(wqKiGwe 8.8 类金刚石膜的制备方法 339
w#F+rh3 8.8.1 射频辉光放电等离子体化学气相沉积 340
?
z=>n 8.8.2 磁控溅射制备法 340
. F#mT h 8.8.3 磁控过滤阴极电弧沉积制备方法 341
d?N"NqaN 8.8.4 脉冲激光沉积类金刚石膜 342
Pms3X 8.9 类金刚石膜的成膜机理 343
v/+ dx/ 8.10 类金刚石膜的黏附力和稳定性问题 346
?%Y?z]L# 8.11 类金刚石膜的表征 348
q'(WIv@ 8.11.1 拉曼谱 348
HC{|D>x. 8.11.2 X射线光电子谱 350
)SA$hwR 8.11.3 扫描电镜和原子力显微镜 350
&K>]!yn 8.12 类金刚石膜的可见光、红外光学领域的应用 351
9^a>U(, 8.12.1 红外窗口探测器增透和保护膜应用 352
YfMe69/0I 8.12.2
太阳能电池增透和保护膜应用 354
F5
LQgK-z 8.13 类金刚石膜红外减反膜的抗摩擦和抗侵蚀性 356
.yTk/x? 参考文献 357
Od&M^;BQ 第9章 2.0 μm波段激光器 368
mApn(& 9.1 掺铥激光器 370
2zFdKs, 9.1.1 铥离子能级结构及泵浦方式 370
]nX.zE|F 9.1.2 掺铥固体激光器 373
R8'yQ#FVy 9.1.3 掺铥光纤激光器 381
k 5 "3* 9.2 掺钬激光器 389
v9inBBC q 9.2.1 钬离子能级结构及泵浦方式 389
<;=Y4$y[ 9.2.2 掺钬固体激光器 390
(X>y)V 9.2.3 掺钬光纤激光器 397
uTl:u 9.3 增益调制2.0 μm激光器 407
o B6"D 9.3.1 增益调制激光器基本原理 408
On'3K+(_ 9.3.2 增益调制2.0 μm半导体激光器 409
G4x.''r&Sl 9.3.3 基于增益开关技术的2.0 μm半导体激光器 412
K6Gc)jp:b 9.3.4 增益调制的2.0 μm光纤激光器 416
xh-[]Jz( 9.4 高功率2.0 μm波段激光器 425
='VIbE@qC 9.4.1 高功率2.0 μm波段激光器概述 425
l m 9.4.2 高功率连续波2.0 μm波段激光器 427
_23sIUN c3 9.4.3 高功率纳秒脉冲2.0 μm波段激光器 433
0'py7 9.4.4 高功率皮秒脉冲2.0 μm波段激光器 438
BB%(!O4Dl 9.4.5 高功率飞秒脉冲2.0 μm波段激光器 444
';ZJuJ. 9.5 基于铥钬激光的波长扩展 450
COHJJONR 9.5.1 铥激光泵浦拉曼激光器 451
7_K(xmK 9.5.2 铥激光泵浦超连续谱光源 458
Ki=7nKs 9.6 2.0 μm光纤超荧光光源 471
>}4]51s 9.6.1 掺铥ASE光源 473
N\uQ-XOi 9.6.2 掺钬超荧光光源 476
%M`|0g}! 9.7 2.0 μm波段激光器的应用 481
zr[~wM 9.7.1 2.0 μm波段激光在医疗方面的应用 482
Q5<vK{ 9.7.2 2.0 μm波段激光在工业方面的应用 488
D~?kvyJ 9.7.3 2.0 μm波段激光在其他方面的应用 490
J:(Shd'4D
参考文献 492
!8L
Ql} 第10章 3~5 μm波段中红外激光器 507
Qy70/on9 10.1 概述 507
j}VOr >xz 10.1.1 中红外激光器发展简史和现状 507
D{loX6 10.1.2 中红外激光器的基本类别 509
=d5!O~}r> 10.1.3 中红外激光器的相关测量技术 511
:jUuw:\ 10.2 连续中红外激光器 512
`+f\Q2]Z 10.2.1 不同波长中红外激光的实现方法 512
?s?uoZ /2 10.2.2 中红外激光器的
光谱管理技术 524
eXOFA d]>u 10.2.3 中红外激光器的功率提升技术 530
E{fnh50^Q. 10.3 脉冲中红外激光器 541
4O`h%`M 10.3.1 微秒、纳秒长脉冲中红外激光器 541
@ [FFYVru 10.3.2 皮秒、飞秒超短脉冲中红外激光器 546
Hug{9Hr3. 10.4 中红外激光器波长变换技术 555
Z~c7r n 10.4.1 中红外泵浦转换技术 555
6)3eB{$; 10.4.2 非线性参量转换技术 558
IWWFl6$- 10.4.3 受激拉曼频移技术 565
0sUc6_>e 10.4.4 中红外频率梳技术 568
:5*<QJuI#A 10.4.5 中红外超连续谱技术 575
ZH}NlEn 10.5 中红外激光器应用 577
41zeN++ 10.5.1 工业、医疗等领域 577
ho20>vw# 10.5.2 前沿技术领域 579
Za f) 参考文献 581
s{,e^T 第11章 中红外可饱和吸收体脉冲激光器 589
F0JFx$AoD 11.1 中红外脉冲光纤激光器概述 589
E^YbyJ=1 11.2 中红外可饱和吸收体的种类与制备方法 590
62_$O" 11.2.1 一维材料可饱和吸收体 590
~>C >LH>8 11.2.2 二维材料可饱和吸收体 593
eLTNnz 11.2.3 其他可饱和吸收体 600
&q<8tTW5 11.3 中红外可饱和吸收体表征方法 602
"J.jmR; 11.3.1 材料常用表征方法 602
BdKtpje 11.3.2 非线性光学特性表征 608
\k,bz0 11.4 中红外可饱和吸收体调Q技术 614
&7W6IM 11.4.1 激光脉冲的产生 614
^0&] .m 11.4.2 可饱和吸收体调Q原理及特性分析 615
Y o(B8}?0! 11.4.3 中红外可饱和吸收体调Q激光器 622
\l2 s^7G_ 11.5 中红外可饱和吸收锁模技术 630
dJ!o/y6 11.5.1 可饱和吸收体锁模基本原理 631
L[bGO|O 11.5.2 中红外可饱和吸收体锁模激光器 635
RnrM
rOh 参考文献 638
bVx]r[ <^\r9Qxl
Imwx~eo (实体书推荐,按需选择!)