光子学玻璃及应用PDF电子书下载

第一章 从光学玻璃到光子学玻璃 2

第一节 物理学基础 2

一、光散射 2

二、光色散 3

三、光学非线性 4

第二节 光学玻璃 4

一、透明光学玻璃 5

二、颜色玻璃 7

三、低损耗的光学玻璃光纤和平面波导 8

四、低表面粗糙度的大尺寸光学基体玻璃 9

五、光学线性功能玻璃 10

六、无定形光学功能薄膜 12

第三节 光子学玻璃 12

一、激光玻璃 12

二、非线性功能玻璃 20

三、新型光子学玻璃 22

参考文献 24

第二章 非晶态光存储薄膜 27

第一节 非晶态磁光薄膜及其在磁光存储技术中的应用 27

一、磁光存储原理 28

二、非晶态稀土-过渡族金属合金薄膜的磁学和磁光特性 29

三、非晶态RE-TM薄膜的微结构和磁学特性微观机制研究 32

第二节 非晶态相变薄膜及其在光盘存储技术中的应用 36

一、相变光存储的原理 36

二、相变材料的晶化速度 37

三、相变中的亚稳相 38

四、激光诱导相变微区的结构和形貌 40

五、激光诱导相变热动力学 41

六、一次记录相变光存储 42

第三节 非晶态薄膜在超高密度和超快光存储中的应用 43

一、超快激光诱导相变存储 43

二、光磁混合存储 48

三、光电混合相变存储 50

四、多态相变光存储 51

五、分子相变光存储 51

六、近场纳米光存储 53

参考文献 56

第三章 功能薄膜的光学超分辨效应与应用 64

第一节 功能薄膜的光学超分辨原理 64

一、功能薄膜的非线性特性导致的光学超分辨效应 64

二、硫系薄膜的晶态到熔化态相变导致光学超分辨效应 65

三、Sb薄膜折射率随温度变化导致的光学超分辨效应 66

第二节 功能薄膜光学超分辨效应的应用 70

一、高密度光盘存储器中的应用 70

二、光磁混合存储的应用 72

三、光学超分辨热刻蚀技术 73

参考文献 75

第四章 激光玻璃的光谱性质及其应用 77

第一节 高掺钕（Nd3+）磷酸盐玻璃的激光光谱 77

一、Nd3+离子的吸收和发射性能 78

二、无辐射跃迁 79

三、格位效应 79

第二节 高掺镱（Yb3+）玻璃的激光光谱 80

一、Yb3+离子吸收和发射光谱 81

二、Yb3+高掺磷酸盐玻璃低温下的吸收谱 82

三、Yb3+玻璃的光谱参数 83

四、激光选择激发的荧光窄化光谱 83

五、Yb3+浓度对发光的影响 84

六、激光性能参数 85

第三节 高掺铒（Er3+）玻璃的激光光谱 86

一、Er3+离子的吸收和发射光谱 87

二、Yb3+敏化对Er3+发光的影响 87

三、铒玻璃的光谱参数 89

四、掺铒磷酸盐激光玻璃的应用 90

第四节 高功率激光钕玻璃 92

一、高功率激光钕玻璃的增益、储能、提取效率和非线性 92

二、高功率激光钕玻璃的品质因子 95

三、磷酸盐激光钕玻璃在国内外大型ICF装置中的应用 95

四、高功率激光钕玻璃的制造工艺 95

参考文献 97

第五章 玻璃中稀土离子的非线性发光 101

第一节 上转换发光机理 101

一、激发态吸收 102

二、受激离子间的交叉弛豫能量转移 103

三、合作发光 105

四、雪崩发光 106

第二节 上转换发光中稀土离子间的能量转移 109

一、Yb3+/Er3+共掺玻璃的能量转移 109

二、Tm3+/Ho3+共掺玻璃的能量转移 111

三、Nd3+/Yb3+/Tb3+共掺玻璃的能量转移 112

第三节 下转换发光 113

一、下转换发光机理 113

二、玻璃中稀土离子的下转换荧光 115

第四节 稀土掺杂玻璃光纤的超荧光 123

一、稀土掺杂石英玻璃光纤的超荧光 124

二、Nd3+离子掺杂氟化物玻璃光纤中超荧光的演变 125

参考文献 127

第六章 玻璃的三阶非线性光学性能 131

第一节 玻璃的三阶非线性测量技术 131

一、三次谐波产生（THG） 133

二、简并四波混频（DFWM） 134

三、Z扫描 135

四、光克尔效应 137

五、三阶非线性极化率的物理机制探讨 137

第二节 玻璃的三阶光学非线性 140

一、透明氧化物玻璃的三阶光学非线性 140

二、硫系玻璃及薄膜的三阶光学非线性 142

第三节 有机-无机复合玻璃的三阶光学非线性 145

一、有机材料的三阶光学非线性 145

二、制备方法 147

三、有机-无机杂化玻璃的三阶光学非线性 147

第四节 纳米结构玻璃的三阶光学非线性 149

一、半导体微晶掺杂纳米复合玻璃的三阶光学非线性 149

二、C60掺杂纳米复合玻璃的三阶光学非线性 153

三、金属粒子掺杂纳米复合玻璃的三阶光学非线性 153

第五节 光限幅效应 154

一、C60改性硅酸盐材料的光限幅效应 154

二、金属酞菁的光限幅效应 155

三、掺杂微粒溶胶-凝胶材料的光限幅效应 156

参考文献 157

第七章 玻璃的二阶非线性光学性能 161

第一节 玻璃二阶光学非线性的产生与测量 161

一、玻璃二阶光学非线性的产生 161

二、玻璃二阶光学非线性的测量 164

三、二阶光学非线性系数分布函数的获得 165

四、玻璃二阶光学非线性产生机理 167

第二节 二氧化硅玻璃的二阶光学非线性产生 168

一、极化条件对二阶光学非线性的影响 168

二、不同极化方式对二阶光学非线性的影响 169

三、Ge掺杂的二氧化硅玻璃 171

四、软玻璃 171

第三节 高折射率玻璃的二阶光学非线性产生 171

一、硼酸铅玻璃 171

二、碲酸盐玻璃 179

三、硫系玻璃 179

第四节 应用 181

一、二阶光学非线性的稳定性 181

二、准相位匹配光学二次谐波产生 181

三、电光器件 182

参考文献 182

第八章 光纤放大器玻璃 187

第一节 掺铒磷酸盐光纤放大器玻璃 187

一、高浓度的掺铒和铒镱共掺磷酸盐玻璃中的共协上转换和能量传递 188

二、稀土元素掺杂磷酸盐玻璃的结构 194

第二节 掺铒磷酸盐玻璃光纤放大器 195

一、光纤放大器基础 195

二、高浓度掺铒磷酸盐玻璃光纤的光纤放大器的性能 197

参考文献 203

第九章 用于高功率光纤激光器的有源石英玻璃光纤 207

第一节 石英玻璃光纤的基本概念及分类 207

一、光在光纤中的传输特性 207

二、双包层石英玻璃光纤的结构和特性 209

三、光纤激光器的发展历史和现状 213

四、光纤激光器的分类 217

第二节 掺镱双包层石英玻璃光纤的制备和特性 220

一、双包层光纤的拉制 220

二、光纤中的导波模 222

三、光纤的损耗特性 225

四、光纤的偏振特性和保偏光纤 227

第三节 连续波高功率光纤激光器 229

一、连续波高功率光纤激光器的基本结构 229

二、光纤激光器线形腔结构物理模型及速率方程 230

三、光纤激光器的模式控制技术 233

第四节 基于掺镱石英玻璃光纤的高功率光纤放大器 239

一、脉冲光纤放大器简介 239

二、脉冲光纤放大器的关键技术研究 240

三、低平均功率双包层光纤放大器 244

四、高平均功率脉冲双包层光纤放大器 245

五、脉冲双包层光纤放大中的瞬态增益与频率响应 246

第五节 超大模场光纤（LMA）研究的新进展 249

一、螺旋芯光纤 249

二、分块包层光纤 250

三、纤芯掺杂设计光纤 250

四、增益导引光纤 250

第六节 高功率光纤激光器的进展及应用 251

一、激光打标 251

二、金属雕刻 252

三、激光焊接 252

四、激光切割 253

参考文献 254

第十章 有机-无机复合固态染料激光玻璃 256

第一节 有机染料与液态染料激光器 256

一、有机激光染料的结构特点及光谱范围 256

二、新型激光染料的合成与选择 257

三、典型的液态可调谐染料激光器 258

第二节 复合固态染料激光玻璃及其制备技术 258

一、染料激光介质的固态化优势 258

二、基于聚合物的固态染料激光介质 258

三、基于无机凝胶玻璃和多孔玻璃的固态染料激光介质 259

四、基于有机改性凝胶玻璃的固态染料激光介质 260

五、基于化学杂化掺杂技术的固态染料激光介质 262

第三节 复合固态染料激光玻璃的光稳定性和光衰减机理 262

一、复合固态染料激光介质的光衰减及起因 262

二、聚合物基质中吡咯甲叉类染料的光衰减机理 263

三、复合固态激光玻璃中激光染料的光稳定性及光衰减机理 265

第四节 基于激光染料间的能量传递的复合固态染料激光玻璃 267

一、复合共掺染料凝胶玻璃的光谱学性能及传能机理 268

二、染料共掺凝胶玻璃的激光效率与调谐范围 271

三、复合共掺染料凝胶玻璃的激光寿命 272

第五节 固态染料激光器及其设计参数优化 273

一、泵浦条件对固态染料激光介质性能的影响 273

二、固态染料激光介质的冷却、循环装置 273

三、谐振腔设计和固态染料激光的光斑质量 273

四、固态染料激光器的窄线宽、可调谐输出 274

第六节 基于溶胶-凝胶法制备的有机-无机复合薄膜波导分布反馈（DFB）激光器 276

一、基于溶胶-凝胶薄膜的多波长DFB激光器 276

二、基于Zr-ORMOSIL薄膜沟道波导的DFB激光器 276

三、双光子泵浦的含Zr波导DFB激光器 277

四、近红外波段的固态染料激光介质与DFB激光器 277

五、基于能量传递的Zr-ORMOSIL波导DFB激光器 277

六、波导DFB激光器中永久光栅结构的制备 277

参考文献 280

第十一章 玻璃光波导 288

第一节 光波导的结构与原理 288

第二节 玻璃光波导的制备方法及光学特性 289

一、化学气相沉积 289

二、溅射 290

三、火焰水解沉积 290

四、离子交换 290

五、溶胶-凝胶 292

六、非氧化物玻璃波导的制备技术 293

第三节 有机/无机杂化光波导材料 295

第四节 玻璃光波导器件 297

一、二氧化硅玻璃光波导及阵列波导光栅 297

二、有机/无机复合玻璃光波导开关 299

三、8通道可变光衰减器 300

四、连续可调固体染料激光器 302

五、离子交换波导激光器和光放大器 303

参考文献 309

第十二章 光子晶体的玻璃光纤 314

第一节 光子晶体光纤的基础 314

一、光子晶体和光子带隙 314

二、光子晶体光纤及其分类 317

三、光子晶体光纤的导光机理 319

第二节 光子晶体玻璃光纤的制备工艺 324

一、光子晶体玻璃光纤的制作方法 324

二、光子晶体玻璃光纤的后处理和复合光纤 330

第三节 光子晶体玻璃光纤的性质和应用 333

一、带隙波导型光子晶体玻璃光纤的性质和应用 334

二、有效折射率型光子晶体玻璃光纤的性质和应用 343

三、非石英玻璃PCF 348

四、光子晶体玻璃光纤在传感器方面的应用 351

参考文献 356

第十三章 利用飞秒激光实现玻璃内部三维微结构调控和功能化 363

第一节 飞秒激光的特点 363

一、自聚焦 364

二、自相位调制 364

三、脉冲展宽 364

第二节 飞秒激光诱导玻璃各种功能微结构 365

一、微空洞结构 365

二、利用诱导色心的着色和发光实现彩色图像标记 365

三、诱导产生折射率的增加 366

四、活性离子的空间选择性价态操作 368

五、金属纳米粒子的空间选择性析出控制 370

六、玻璃中光功能晶体的空间选择性可控析出 371

七、玻璃中诱导离子迁移现象 372

八、玻璃中三维打孔 373

九、单光束飞秒诱导的偏振依赖的纳米光栅结构 374

十、单光束飞秒激光诱导的周期性纳米孔洞点串结构 377

参考文献 378

附录 光子学玻璃中英文名词对照及页码索引 382