|
|
|
本書從一種新型紅外玻璃材料——硫系玻璃的結構、組成、光學特性、稀土發光、玻璃陶瓷的基本特性入手，深入闡述了其製備技術以及硫系塊狀玻璃、光纖、薄膜、波導等各類硫系光子器件在紅外光學系統、紅外鐳射導能、紅外超連續譜、拉曼光纖雷射器、集成光波導領域的近期新研究進展與發展趨勢。本書可作為高等院校光電資訊科學與工程、電子科學與技術、材料科學與工程等專業研究生及高年級本科生的教材或教學參考用書，也可作為其他相關專業科技人員的參考用書。
序言
前言
第1章 硫系玻璃結構 1
1.1 玻璃結構基礎 2
1.1.1 結構學說 2
1.1.2 有序結構尺度 4
1.1.3 研究方法 4
1.2 玻璃結構理論 5
1.2.1 拓撲約束理論 6
1.2.2 中間相理論 7
1.3 玻璃中程式結構 10
1.3.1 均勻成核與結構相似性 10
1.3.2 Ge-Sb-S玻璃結構 11
1.3.3 GeS2-Ga2S3玻璃結構 16
參考文獻 19
第2章 硫系玻璃體系與組成 24
2.1 硫系玻璃體系種類 24
2.2 硫系玻璃形成區 25
2.2.1 硫基玻璃形成區 25
2.2.2 硒基玻璃形成區 31
2.2.3 碲基玻璃形成區 36
2.3 商業化硫系玻璃組成及性能 40
參考文獻 43
第3章 硫系玻璃光學特性 47
3.1 線性折射率 47
3.2 紅外透過特性 48
3.3 光敏特性 49
3.3.1 光致暗化與光致漂白 49
3.3.2 光致各向異性 50
3.3.3 光致膨脹 51
3.3.4光致摻雜 51
3.4 三階非線性光學特性 51
3.4.1 三階非線性理論基礎及其測量 52
3.4.2 硫系玻璃三階非線性與化學組分的相關性 59
3.4.3 硫系玻璃三階非線性與入射光波長的相關性 63
3.4.4 硫系玻璃三階非線性與入射光強度的相關性 68
3.4.5 硫系玻璃三階非線性與後期處理的相關性 71
參考文獻 82
第4章 稀土摻雜硫系玻璃的中紅外光譜特性 87
4.1 稀土離子種類及中紅外能級躍遷機理 87
4.1.1 稀土元素的電子層構型 88
4.1.2 產生中紅外躍遷的稀土離子及能級躍遷 88
4.2 稀土離子在硫系玻璃結構中的局域場特性 92
4.2.1 多聲子弛豫 92
4.2.2 擴展X射線吸收精細結構光譜 94
4.3 稀土摻雜的中紅外發光特性 95
4.3.1 摻Dy3+硫系玻璃中紅外發光 97
4.3.2 摻Pr3+硫系玻璃中紅外發光 105
4.3.3 摻Tm3+硫系玻璃中紅外發光 114
4.3.4 摻Er3+硫系玻璃中紅外發光 117
4.3.5 摻Ho3+硫系玻璃中紅外發光 120
4.4存在的問題及展望 124
參考文獻 125
第5章 硫系玻璃製備 130
5.1 發展歷程 130
5.2 玻璃製備 131
5.2.1 原料提純 131
5.2.2 真空石英安瓿熔制 133
5.2.3 提純和熔煉一體化製備 134
5.2.4 開放式熔制技術 135
5.2.5 高能球磨法 137
5.3 精密模壓 139
5.3.1 技術特點 140
5.3.2 模壓鏡片及其應用效果 141
參考文獻 147
第6章 硫系玻璃陶瓷 150
6.1 玻璃陶瓷的發明 150
6.2 玻璃析晶 152
6.2.1 光散射理論 153
6.2.2 成核與晶粒生長 154
6.3 晶化改性 155
6.3.1 熱-機械性能 156
6.3.2 二次諧波產生 163
6.3.3 活性離子發光 172
參考文獻 177
第7章 硫系玻璃紅外光學系統 183
7.1 紅外光學系統用光學材料 183
7.2 硫系玻璃紅外光學系統設計 185
7.2.1 硫系玻璃材料在紅外光學設計中的優點 185
7.2.2 紅外光學系統無熱化設計方法 187
7.3 硫系玻璃紅外光學系統的應用 190
7.3.1 長焦型長波紅外望遠鏡物鏡 190
7.3.2 基於硫系玻璃的模壓非球面鏡片 192
7.3.3 用於無人機的紅外共心大視場環境監測鏡頭 194
7.3.4 模壓硫系玻璃鏡片在雙波段紅外成像鏡頭中的應用 196
7.3.5 模壓硫系玻璃鏡片在變焦紅外光學系統中的應用 198
參考文獻 201
第8章 硫系玻璃光纖及光纖光柵製備 203
8.1 硫系玻璃光纖製備 204
8.1.1 玻璃製備提純 204
8.1.2 光纖製備 206
8.2 低損耗硫系玻璃光纖 215
8.2.1 低損耗光纖 215
8.2.2 商業化硫系玻璃光纖 221
8.3 硫系玻璃微結構光纖製備 224
8.3.1 堆拉法 225
8.3.2 澆鑄法 229
8.3.3 鑽孔法 232
8.3.4 擠壓法 233
8.3.5 卷拉法 235
8.4 硫系光纖光柵 236
8.4.1 光纖光柵分類 238
8.4.2 硫系光纖光柵製備 242
參考文獻 250
第9章 硫系光纖紅外鐳射導能 259
9.1 發展歷程 259
9.2 紅外鐳射導能硫系光纖種類和性能 260
9.3 CO連續鐳射導能 262
9.4 CO2連續鐳射導能 264
9.5 自由電子鐳射等脈衝鐳射導能 265
9.6 存在的問題 266
參考文獻 267
第10章 硫系光纖紅外傳感 269
10.1 研究歷程 269
10.2 硫系玻璃光纖紅外傳感工作原理 270
10.3 硫系玻璃光纖紅外傳感應用 271
10.3.1 生物檢測 272
10.3.2 液體監測 274
10.3.3 氣體檢測 276
10.4 存在的問題 278
參考文獻 278
第11章 硫系玻璃光纖的中紅外超連續譜輸出 281
11.1 發展歷程 281
11.2 硫系光纖非線性效應產生機理 282
11.2.1 時域GNLSE及其數值解法 283
11.2.2 頻域GNLSE 286
11.2.3 SC譜產生中的色散和非線性效應 287
11.2.4 SC譜產生的主要機理 292
11.3 傳統階躍型硫系光纖紅外SC譜輸出 294
11.4 硫系拉錐光纖紅外SC譜輸出 301
11.5 硫系微結構光纖紅外SC譜輸出 305
11.6 新型硫系光纖結構設計及其SC譜模擬 309
11.7 存在的問題 313
參考文獻 313
第12章 硫系拉曼光纖雷射器 318
12.1 發展歷程 318
12.2 受激拉曼散射機制和拉曼增益係數 320
12.3 硫系級聯拉曼光纖雷射器 321
12.4 硫系微納光纖拉曼光纖雷射器 324
12.5 硫系拉曼光纖雷射器的理論研究 330
12.6 存在的問題 335
參考文獻 336
第13章 硫系薄膜及光波導製備技術 339
13.1 硫系薄膜的製備技術 339
13.2 硫系光波導製備技術 342
13.2.1 光刻和刻蝕技術 346
13.2.2 熱壓印技術 355
參考文獻 360
第14章 硫系集成光子器件 365
14.1 概述 365
14.2 硫系集成光感測器 366
14.2.1 硫系光波導微流控感測器 367
14.2.2 硫系中紅外氣體感測器 370
14.3 硫系非線性光子器件及其應用 373
14.3.1 高速全光信號處理 374
14.3.2 中紅外超連續譜光源 377
14.4 硫系全光記憶體 378
參考文獻 385
第15章 硫系微納光子器件 388
15.1 硫系微球腔 388
15.1.1 微球腔特徵參數 389
15.1.2 玻璃微球製備方法 389
15.1.3 微球腔耦合 391
15.1.4 無源硫系微球腔 392
15.1.5 有源硫系微球腔 394
15.2 硫系光子晶體 398
15.2.1 硫系光子晶體製備方法 398
15.2.2 硫系光子晶體特性 398
參考文獻 404
