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第1章 晶体材料进展 1

1.1　晶体概论 1

1.2　单晶生长技术 5

1.2.1　提拉法 6

1.2.2　坩埚下降法 11

1.2.3　区熔法 11

1.2.4　焰熔法 12

1.2.5　溶液法 12

1.2.6　水热合成法 12

参考文献 12

2.1.1　晶体的基本性质 13

2.1　晶体和点阵 13

第2章　晶体学基础 13

2.1.2　点阵 14

2.1.3　布拉维格子 15

2.2　晶体对称 17

2.3　空间群 18

2.3.1　微观对称要素 19

2.3.2　晶体结构的描述 20

2.3.3　空间群的表示 20

2.4　晶面指数和晶向指数 22

2.4.1　晶面指数 23

2.4.2　晶向指数 23

2.4.3　四轴表示法 24

参考文献 25

第3章　晶体结构 26

3.1　晶体结构基础 26

3.1.1　密堆积 26

3.1.2　离子晶体 28

3.2　基本晶体结构 28

3.2.1　AX型晶体 28

3.2.2　AX2型 32

3.2.3　A2X3型 34

3.3　复合化合物的晶体结构 35

3.3.1　钙钛矿（CaTiO3）型 35

3.3.4　黑钨矿 37

3.3.2　镁橄榄石 37

3.3.3　白钨矿 37

3.3.5　锆英石 40

3.3.6　石榴石 41

参考文献 42

第4章 相图 43

4.1　相图原理 43

4.1.1　相 43

4.1.2　组分和独立组分数 43

4.1.3　自由度 44

4.1.4　相律 44

4.2　单元相图 44

4.3.1　低共熔相图 45

4.3　二元相图 45

4.3.2　固溶体相图 47

4.3.3　包晶相图 49

4.3.4 固相线以下有晶型转变的相图 50

参考文献 53

第5章 晶体生长动力学 54

5.1　成核 54

5.1.1　均匀成核 54

5.1.2　非均匀成核 55

5.1.3　均匀成核速率 56

5.2　溶质分凝 57

5.2.2　液相中溶质仅靠扩散混合 58

5.2.1　液相内溶质可充分均匀混合，固相无扩散 58

5.2.3　液相内溶质部分混合 60

5.3　晶体生长过程中的成分过冷 60

5.3.1　成分过冷与热过冷 60

5.3.2　成分过冷的形成条件 61

参考文献 62

第6章　材料的光学性能 63

6.1　光子能量与光谱范围 63

6.2　光折射与色散 63

6.2.1　折射率的复数表示 63

6.2.2　折射与极化 64

6.2.3　色散 66

6.3.1　反射 68

6.3　反射与散射 68

6.3.2　散射 69

6.3.3　光学薄膜 70

6.4　吸收与颜色 71

6.4.1　光吸收现象 71

6.4.2　晶体中的光吸收 72

6.4.3　光吸收与透射的物理本质 72

6.4.4　颜色的起因 74

参考文献 74

第7章 固体的发光 75

7.1　发光的基本概念 75

7.1.1　发光与辐射能级 75

7.1.3　激发光谱 76

7.1.2　发射光谱 76

7.2　级图和位形曲线图 77

7.2.1　能级图与位形坐标引入 77

7.2.2　位形坐标和位形曲线图 77

7.3　发光动力学 79

7.3.1　荧光寿命 80

7.3.2　量子效率 82

7.3.3　荧光与磷光 82

7.4　发光中心与能量传输 83

7.4.1　发光中心 83

7.4.2　晶体发光中的能量传输现象 83

参考文献 87

8.1　原子态表示 88

第8章　光谱及其表示 88

8.2　光谱项 89

8.3　各分支谱线相对强度的定性规律 90

8.4　谱线强度的定量规律 92

8.5　复杂原子的电子组态 93

8.5.1　中心力场近似 94

8.5.2　多电子原子的电子组态 94

8.5.3　动量矩的耦合形式 95

8.5.4　非等效电子组态的谱项和能级 95

参考文献 99

9.1　晶体场理论 100

第9章　过渡金属离子光谱 100

9.1.1　d轨道分裂 103

9.1.2　高自旋与低自旋 105

9.1.3　配位多面体畸变——姜-泰勒（Jahn-Teller）效应 109

9.1.4　关于△值 111

9.1.5　拉卡（Racah）参数 112

9.2　钛离子的光谱特征及激光材料 117

9.2.1　钛宝石的晶体结构 117

9.2.2　Ti3+离子的光谱特征 117

9.2.3　钛宝石激光晶体（A12O3∶Ti3+） 119

9.3　掺Cr3+离子的激光晶体 119

9.3.1　Cr3+离子的光谱特征 119

9.3.2　Cr3+∶Al2O3激光晶体 120

9.3.3　Cr3+∶LiSAF激光晶体 122

9.3.4　掺铬钨酸锌（ZnWO4∶Cr3+） 123

9.4　其他过渡金属离子的激光材料 125

9.4.1　掺钴氟化镁（Co∶MgF2） 125

9.4.2　Cr4+∶YAG晶体及调Q激光 126

9.4.3　掺四价铬的镁橄榄石（Mg2SiO4∶Cr4+） 134

参考文献 137

第10章 三价稀土离子光谱 138

10.1　三价稀土离子能级结构 138

10.2　常用稀土离子的光谱特征 141

10.2.1　Nd3+离子光谱特征 142

10.2.2　Yb3+离子光谱特征 148

10.2.3　Ho3+离子光谱特征 154

10.2.4　Er3+离子光谱特征 158

10.2.5　Tm3+离子光谱特征 159

10.3　Judd-Ofelt光谱参数计算 161

10.3.1　Er3+强度参数Ωλ的拟合计算 162

10.3.2　自发辐射几率、能级寿命、荧光分支比等参数的计算 165

参考文献 169

第11章　激光晶体 171

11.1　激光晶体概况 171

11.1.1　高功率激光晶体 171

11.1.2　可调谐激光晶体 172

11.1.3　LD抽运激光晶体 172

11.1.4　非线性复合功能激光晶体 173

11.2　氧化物基质激光晶体 176

11.1.5　自激活，上转换和受激拉曼激光晶体 176

11.2.1　Nd3+∶YAG晶体 177

11.2.2　Nd3+∶YAP晶体 178

11.2.3　Nd3+∶GGG晶体 181

11.2.4　锗酸盐激光晶体 183

11.3　氟化物基质激光晶体 190

参考文献 194

第12章　上转换激光晶体 195

12.1　上转换材料的发展历史 196

12.2　上转换发光机理 197

12.3.1　基质材料的影响 199

12.3　影响上转换发光强度的因素 199

12.3.2　敏化发光 200

12.4　上转换发光材料 204

12.4.1　概述 204

12.4.2　氟化物晶体和玻璃 206

12.4.3　氧化物单晶 206

12.5　上转换晶体激光器 210

12.5.1　基质材料 210

12.5.2　单一波长抽运和双波长抽运 211

参考文献 213

第13章　闪烁体 214

13.1.2　发光效率 215

13.1.3　发光时间和光衰减时间 215

13.1　闪烁体的主要性能要求 215

13.1.1　发射光谱 215

13.1.4　探测效率和灵敏度 216

13.1.5　能量分辨率 216

13.1.6　温度效应 216

13.2　射线与物质的相互作用 216

13.2.1　带电粒子与物质的相互作用 216

13.2.2　X和γ射线与物质的相互作用 217

13.3　卤化物闪烁体 218

13.3.1　碘化物NaI（Tl）和CsI（Tl） 218

13.3.2　氟化物BaF2和CeF3 218

13.4.1　锗酸铋（BGO） 219

13.4.2　钨酸盐闪烁体 219

13.4　氧化物闪烁体 219

13.5　高温稀土闪烁体 221

参考文献 222

第14章 受激拉曼散射与拉曼激光晶体 223

14.1　自发拉曼散射及其配置 224

14.2　材料的受激拉曼散射（SRS）特性 224

14.3　拉曼介质的性能评价因素 226

14.4　拉曼激光晶体的研究进展 230

14.4.1　Ba（NO3）2晶体 230

14.4.2　白钨矿型晶体 231

14.4.3　黑钨矿型 238

14.4.4　双钨酸盐型晶体 240

14.4.5　锆英石型晶体 241

参考文献 242

附录　稀土离子的约化矩阵元 244