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。
7;s#QqG`I >2'"}np* 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。
-QrC>3xZR p49]{2GXb QO2cTk
m [={mCGU 目录
xT%`"eM} “先进光电子科学与技术丛书”序
x4oWZEd 前言
l3>S{ 第1章 绪论 1
JZ:@iI5>+ 1.1 中红外技术简介 1
>]\I:T 1.1.1 中红外波段的特性 1
ieFl4hh[G 1.1.2 中红外技术的发展 5
X\AH^I6S 1.2 中红外光学材料 6
_)M,p@!?=h 1.2.1 固体发光材料 6
=dmr,WE 1.2.2 光纤材料 8
`*C=R
_ 1.2.3 窗口和薄膜材料 8
7?$?Yu 1.2.4 波导材料 9
bMyld&ga 1.2.5 陶瓷和金刚石膜 9
Zt `Tg7m 1.3 中红外应用技术 10
b:m+I
1.3.1 中红外气体检测技术 10
+0'F@l 1.3.2 生物医疗技术 11
JvpGxj 1.3.3 中红外探测技术 12
6l#x1o; 1.3.4 中红外激光光源技术 12
(W
~K1] 参考文献 14
<+`%=r)4 第2章 中红外激光传输光纤 19
/wV|;D^ ) 2.1 概述 19
Wg']a/m 2.2 光纤的种类 19
-V2\s 2.2.1 石英光纤 19
#BC"bY 2.2.2 非石英光纤 24
[#PE'i4 2.3 光纤的制造 26
`o[l%I\Q 2.3.1 材料提纯 26
W>K^55' 2.3.2 光纤预制棒 27
(_T{Z>C/J 2.3.3 光纤的拉制工艺 35
Yj%]|E- 2.4 激光在光纤中的传输 37
jD:
N)(( 2.4.1 传输方程 37
#b/qR^2qW 2.4.2 非线性效应 38
,T$ts 2.4.3 色散效应 43
{& o^p! 2.4.4 传输损耗 46
|#oS7oV( 2.5 光纤的应用 48
)@PnpC%H 2.5.1 光纤器件 48
p4`1^}f&Ie 2.5.2 光纤通信 54
LdPLC':}x| 2.5.3 光纤传感 55
dftBD 2.5.4 超连续谱光源 56
Shm> r@C? 参考文献 57
@60D@Y 第3章 红外光学薄膜 61
C]`uC^6g 3.1 薄膜光学与光学薄膜 61
* {g3ia 3.1.1 薄膜光学概论 63
YR%iZ"`*+O 3.1.2 光学薄膜的功能 75
+iVEA(0&$
3.1.3 光学薄膜的制备 80
p3Sh%=HE' 3.2 中红外光学薄膜材料 85
:E:e ^$p 3.2.1 氟化物 86
I6>J.6luF9 3.2.2 硫系材料 86
p_FM 2K7! 3.2.3 硅系材料 87
JJ?{V: 3.2.4 锗系材料 88
g@.$P>Bh 3.2.5 其他材料 88
#[93$)Gd! 3.3 红外薄膜材料的发展趋势 90
uO?+vYAN 3.3.1 中红外激光薄膜 90
[a=exK 3.3.2 硬质碳基膜 91
>=~\b 3.3.3 红外隐身膜 92
8nz({Mb9Z 参考文献 93
+$2{u_m, 第4章 波导 95
!`DRJ)h 4.1 概述 95
ys[Li.s: 4.2 波导制备及测试技术 96
-d ntV= 4.2.1 光波导简介 96
9d(\/
7 4.2.2 波导制备技术及工艺 99
6Rc=!_v^ 4.2.3 波导测试技术 102
{ e|qQ4~h 4.3 硅基波导 105
WK~H]w 4.3.1 绝缘衬底上硅 106
d2k-MZuT6 4.3.2 蓝宝石上硅 110
NvR{S /Z 4.3.3 氮化硅上硅 112
.tBlGMcN 4.3.4 铌酸锂上硅 114
jLVJ+mu 4.4 锗和硅锗波导 116
>I5:@6
Z 4.4.1 硅上的锗 116
[$N_YcN? 4.4.2 绝缘衬底上锗 118
aSL`yuXu 4.4.3 氮化硅上锗 120
Q$jEmmm%V[ 4.4.4 硅锗合金 121
aZfMeW 4.5 其他波导材料 123
_;lw,;ftA 4.5.1 硫系玻璃 123
Oy6fl'FIt 4.5.2 氮化硅和氮化铝 126
_fAgp_) 4.5.3 砷化镓 130
ui8 Q2{z 4.5.4 铌酸锂 132
lC i{v. 4.5.5 锗锡合金 133
%,>z`D,Hg 4.6 中红外波导的应用与发展趋势 134
^t>mdxuq 参考文献 135
gI+8J.AG= 第5章 单晶与陶瓷 140
D3pz69W 5.1 概述 140
G\.~/<Mg+ 5.1.1 透明与半透明 140
SZyk G[ 5.1.2 透明材料 140
H4/wO 5.1.3 陶瓷材料透明度表征 142
c9(3z0!F? 5.1.4 固态激光简史 145
}^"6 :;, 5.2 单晶制备工艺及性能表征 147
YQVo7"`% 5.2.1 单晶材料简述 147
T$Z9F^w 5.2.2 单晶体制备工艺及性能 148
N& _~y| 5.3 透明陶瓷工艺过程及性能表征 154
tUn>=>cWP 5.3.1 透明陶瓷概述 154
}Zhe%M=}G 5.3.2 透明陶瓷材料分类 156
TlG>)Z@/ 5.3.3 透明陶瓷烧结技术 170
TBlSZZ-55] 5.3.4 透明陶瓷工艺过程若干影响因素 176
q"2QNF' 5.4 结论及展望 192
&L o TO+ 参考文献 192
VPLf( 第6章 半导体发光材料 213
kA:Y^2X' 6.1 概述 213
SzULy
>e 6.1.1 中红外半导体发光材料和器件发展简介 213
AGBV7Kk 6.1.2 半导体材料的发光机理 215
)G[byBa 6.2 锑化物 217
=BJLj0=N 6.2.1 锑化铟 217
iFI74COam 6.2.2 锑化镓 221
XLh)$rZ 6.2.3 砷化铟 224
9A.RD`fg 6.2.4 铟砷锑 226
j,IRUx13f 6.2.5 铟镓砷锑 230
n<?U6~F&~ 6.2.6 铝镓砷锑 234
]5%0EE64 6.2.7 铟镓砷磷 235
^r}c&@ 6.2.8 铟砷磷锑 238
ggso9ZlLu+ 6.2.9 铟镓砷 239
%?~'A59 6.2.10 铟铝镓砷 240
s%[F,hQRk 6.3 铅化物 241
%6K7uvTq 6.3.1 硫化铅 241
,'L>:pF3 6.3.2 硒化铅 243
q0sf\|'<} 6.4 其他新材料 246
2y[Q 6.4.1 硅烯 246
*TOd Iq&z 6.4.2 黑磷 248
)p&g!qA 6.5 中红外半导体发光器件制备技术及应用 251
u{1R=ML 6.5.1 半导体发光器件制备技术 251
K_Y-N!h 6.5.2 半导体发光材料和器件的应用 255
-4Qub{Uym 参考文献 257
^2+Ex+ 第7章 红外窗口材料 269
,H7X_KbFD4 7.1 红外窗口材料概述 269
2.qPMqH 7.2 锗和硅 270
C6+ 5G-Z 7.3 蓝宝石和多晶氧化铝 275
u@a){A(P 7.4 硫化锌和硒化锌 283
#^FM~5KK 7.5 氟化镁和氟化钙 287
-t-f&`S|| 7.6 尖晶石和氮氧化铝 290
"Ih3 7.7 砷化镓和磷化镓 296
\!KE_7HRu 7.8 氧化钇和YAG晶体 298
e=amh 7.9 红外光学玻璃 303
d0J/"< 7.9.1 氧化物玻璃 303
X9>fE{)! 7.9.2 硫系玻璃 307
I}$`gUXX8x 7.10 其他红外窗口材料 311
vHaM yA- 参考文献 312
\PX4>/d@y 第8章 金刚石膜与类金刚石膜红外光学应用 321
cXweg; 8.1 金刚石膜的物理结构和性能 321
q~{)
{t; 8.2 金刚石膜的制备 322
w\C1Bh! 8.2.1 热丝化学气相沉积法 323
!z?
8.2.2 直流电弧等离子体喷射化学气相沉积制备 324
RB>=#03 8.2.3 微波等离子体化学气相沉积制备 325
)W\)37=. 8.3 金刚石膜的表征 327
]4~Yi1] 8.3.1 拉曼谱 327
3@Ndn 8.3.2 X射线衍射 328
Z[O
hZ 9 8.3.3 硬度测试 329
HcRw9,I' 8.3.4 扫描电镜 329
:UwBs 8.4 金刚石膜在光学、红外光学领域的应用 330
kUBE+a6# 8.5 金刚石膜打磨技术 334
l5z//E}W 8.6
纳米和超纳米金刚石膜 335
oXo>pl 8.7 类金刚石膜的物理结构和特性 338
vG |!d+ 8.8 类金刚石膜的制备方法 339
GrF4*I`q 8.8.1 射频辉光放电等离子体化学气相沉积 340
If'q8G3]- 8.8.2 磁控溅射制备法 340
fy+5i^{= 8.8.3 磁控过滤阴极电弧沉积制备方法 341
b42%^E 8.8.4 脉冲激光沉积类金刚石膜 342
18$d-[hX 8.9 类金刚石膜的成膜机理 343
Lg4|6.Ez|P 8.10 类金刚石膜的黏附力和稳定性问题 346
*F$@!ByV 8.11 类金刚石膜的表征 348
jN6V`Wh_ 8.11.1 拉曼谱 348
p.:651b 8.11.2 X射线光电子谱 350
74^v('-2 8.11.3 扫描电镜和原子力显微镜 350
~cU1
/CW8 8.12 类金刚石膜的可见光、红外光学领域的应用 351
|# 0'_ 8.12.1 红外窗口探测器增透和保护膜应用 352
U~
X 8.12.2
太阳能电池增透和保护膜应用 354
2gWR2 H@ 8.13 类金刚石膜红外减反膜的抗摩擦和抗侵蚀性 356
t{;2$z 0 参考文献 357
9.)z]Gav 第9章 2.0 μm波段激光器 368
&%J{uRp 9.1 掺铥激光器 370
w4L()eP#?= 9.1.1 铥离子能级结构及泵浦方式 370
[$3+5K# 9.1.2 掺铥固体激光器 373
z+Xr2B 9.1.3 掺铥光纤激光器 381
EBh dP 9.2 掺钬激光器 389
aEf3hB* ~ 9.2.1 钬离子能级结构及泵浦方式 389
b'wy{~l@ 9.2.2 掺钬固体激光器 390
9nY`rF8@ 9.2.3 掺钬光纤激光器 397
LhG\)>Y% 9.3 增益调制2.0 μm激光器 407
$ (}rTm 9.3.1 增益调制激光器基本原理 408
CU=sQfE 9.3.2 增益调制2.0 μm半导体激光器 409
1dvP2E 9.3.3 基于增益开关技术的2.0 μm半导体激光器 412
|q3X#s72 9.3.4 增益调制的2.0 μm光纤激光器 416
m|NZ093d 9.4 高功率2.0 μm波段激光器 425
3a:Hx|
Yg 9.4.1 高功率2.0 μm波段激光器概述 425
?HG[N7=j 9.4.2 高功率连续波2.0 μm波段激光器 427
hp f0fU 9.4.3 高功率纳秒脉冲2.0 μm波段激光器 433
c5p,~z_Dtu 9.4.4 高功率皮秒脉冲2.0 μm波段激光器 438
H&-3`< 9.4.5 高功率飞秒脉冲2.0 μm波段激光器 444
cvcZ\y 9.5 基于铥钬激光的波长扩展 450
$9%F1:u 9.5.1 铥激光泵浦拉曼激光器 451
NX\AQVy9 9.5.2 铥激光泵浦超连续谱光源 458
NV5qF/<M 9.6 2.0 μm光纤超荧光光源 471
cGm3LS6]* 9.6.1 掺铥ASE光源 473
@ ]u@e4T 9.6.2 掺钬超荧光光源 476
6B]=\H 9.7 2.0 μm波段激光器的应用 481
2l?^\9& 9.7.1 2.0 μm波段激光在医疗方面的应用 482
97Dq; 9.7.2 2.0 μm波段激光在工业方面的应用 488
GVhqNy
9.7.3 2.0 μm波段激光在其他方面的应用 490
-1Tr!I:1 参考文献 492
YCRE- 5! 第10章 3~5 μm波段中红外激光器 507
vom3C9o 10.1 概述 507
)>2L(~W 10.1.1 中红外激光器发展简史和现状 507
]9_gbQ 10.1.2 中红外激光器的基本类别 509
=`x }9|[ 10.1.3 中红外激光器的相关测量技术 511
BP..p ^EPN 10.2 连续中红外激光器 512
8SpG/gl" 10.2.1 不同波长中红外激光的实现方法 512
JuZkE9C,${ 10.2.2 中红外激光器的
光谱管理技术 524
aV5M}:D 10.2.3 中红外激光器的功率提升技术 530
FS}b9sQ) 10.3 脉冲中红外激光器 541
Oj-\ 10.3.1 微秒、纳秒长脉冲中红外激光器 541
`M~R4lr 10.3.2 皮秒、飞秒超短脉冲中红外激光器 546
g$]WKy(D 10.4 中红外激光器波长变换技术 555
af<h2r 10.4.1 中红外泵浦转换技术 555
?OW!D? 10.4.2 非线性参量转换技术 558
UvGxA[~2+ 10.4.3 受激拉曼频移技术 565
3qTr|8`s 10.4.4 中红外频率梳技术 568
8XJi }YPQ 10.4.5 中红外超连续谱技术 575
A+^okT37r 10.5 中红外激光器应用 577
NsI. mTc2 10.5.1 工业、医疗等领域 577
r 10VFaly 10.5.2 前沿技术领域 579
$'KQP8M+ 参考文献 581
7;+G)44 第11章 中红外可饱和吸收体脉冲激光器 589
}E ]l4N2 11.1 中红外脉冲光纤激光器概述 589
(Y'cxwj% 11.2 中红外可饱和吸收体的种类与制备方法 590
z&QfZs 11.2.1 一维材料可饱和吸收体 590
HW]?%9a 11.2.2 二维材料可饱和吸收体 593
Yuw:W:wY 11.2.3 其他可饱和吸收体 600
NWh1u` 11.3 中红外可饱和吸收体表征方法 602
T1q27I 11.3.1 材料常用表征方法 602
"gy&eR> 11.3.2 非线性光学特性表征 608
D\G.p |9= 11.4 中红外可饱和吸收体调Q技术 614
_<RTes 11.4.1 激光脉冲的产生 614
@%fTdneH 11.4.2 可饱和吸收体调Q原理及特性分析 615
j4,y+9U 11.4.3 中红外可饱和吸收体调Q激光器 622
0g30nr) 11.5 中红外可饱和吸收锁模技术 630
:%&
E58 11.5.1 可饱和吸收体锁模基本原理 631
qkKl;Z?Y: 11.5.2 中红外可饱和吸收体锁模激光器 635
]y.V#,6e 参考文献 638
g*a+$' -$"$r ~ad
Nl[&rZ-& (实体书推荐,按需选择!)