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绪论&姜中宏1

第1章　激光玻璃&姜中宏11

1.1　概述11

1.2　原理14

1.3　激光玻璃的光学参数与激光参数16

1.4　激光玻璃的成分及性质18

1.4.1　硅酸盐玻璃18

1.4.2　磷酸盐玻璃19

1.4.3　氟磷玻璃与其他激光玻璃29

1.5　掺钕激光玻璃的新进展35

1.6　强激光中晶体能否取代玻璃39

参考文献40

第2章 稀土玻璃的光谱能级&刘粤惠，陈东丹42

2.1　概述42

2.2　稀土离子的光谱能级42

2.2.1　稀土元素和离子基态电子组态43

2.2.2　稀土离子光谱项44

2.2.3　稀土离子光谱能级53

2.3　稀土离子光谱能级跃迁58

2.3.1　Judd-Ofelt理论58

2.3.2　Judd-Ofelt理论应用61

参考文献65

第3章 稀土离子上转换发光及其研究进展&杨建虎，杨中民68

3.1　概述68

3.1.1　激发态吸收69

3.1.2　能量转移69

3.1.3 “光子雪崩”过程71

3.2　常见稀土离子的上转换发光机制71

3.2.1　Er3＋离子上转换发光71

3.2.2　Ho3＋离子的上转换发光73

3.2.3　Pr3＋离子的上转换发光75

3.2.4　Tm3＋离子的上转换发光78

3.3　上转换发光材料研究进展80

3.3.1　上转换发光研究现状80

3.3.2　上转换发光材料研究现状82

3.4　卤氧碲酸盐上转换发光玻璃85

3.4.1　拉曼光谱特性85

3.4.2　吸收光谱特性87

3.4.3　上转换发光特性89

3.4.4　荧光寿命91

3.4.5　热稳定性能93

参考文献95

第4章　光子玻璃&戴世勋99

4.1 光子玻璃99

4.2 光子玻璃在光纤通信领域（光纤放大器、平面波导）的应用104

4.3　飞秒激光与玻璃相关材料的相互作用109

4.4　玻璃的光谱及非线性特性112

参考文献116

第5章 激光通信用稀土掺杂的玻璃光纤&戴世勋117

5.1　概述117

5.2　玻璃光纤作为光纤放大器增益介质的优点118

5.3　稀土掺杂玻璃光纤种类120

5 3.1　掺铒铋酸盐玻璃光纤123

5.3.2　掺铒磷酸盐玻璃光纤125

5.3.3　掺铥氟化物光纤126

5.3.4　掺镨氟化物光纤129

参考文献132

第6章　碲酸盐玻璃光纤&戴世勋133

6.1　概述133

6.1.1　碲酸盐玻璃组成133

6.1.2　碲酸盐玻璃结构135

6.1.3　碲酸盐玻璃热稳定性137

6.1.4　稀土掺杂的碲酸盐玻璃光谱性质研究138

6.2　掺铒碲酸盐玻璃光纤及其光纤放大器141

6.2.1　掺铒碲酸盐玻璃光纤141

6.2.2　掺铒碲酸盐玻璃光纤放大器142

参考文献149

第7章　光子晶体光纤&邓再德，徐善辉151

7.1　光子晶体光纤的结构及其导光原理151

7.2　光子晶体光纤的特性153

7.2.1　无截止单模153

7.2.2　大模场面积155

7.2.3　高数值孔径156

7.2.4　高非线性效应156

7.2.5　优良双折射效应157

7.3　光子晶体光纤的制造技术157

7.3.1　细管捆绑法157

7.3.2　群钻法159

7.3.3　组合法159

7.4　光子晶体光纤的应用160

7.4.1　长途光纤通信160

7.4.2　大功率传输161

7.4.3　超连续谱的产生163

7 4.4　光纤激光器165

7.4.5　光纤传感器167

7.5　光子晶体光纤的发展趋势167

7.5.1　基础理论研究167

7.5.2　特性探索及其应用169

7.5.3　器件研发172

参考文献174

第8章 飞秒激光诱导玻璃功能微结构&邱建荣，王丽，朱斌177

8.1　概述177

8.2　飞秒激光的特点178

8.3　飞秒激光诱导玻璃各种功能微结构180

8.3.1 微裂纹的可控空间排列，实现玻璃内部的立体图像标记180

8.3.2　利用诱导的色心的着色和发光，实现彩色图像标记180

8.3.3　基于折射率变化的光波导181

8.3.4　空间选择性活性离子的价态操作184

8.3.5　金属纳米粒子的空间选择性析出控制187

8.3.6　玻璃中光功能晶体的空间选择性可控析出188

8.3.7　光子晶体的制备189

8.3.8　玻璃的三维打孔190

8.3.9　利用线性干涉场实现单脉冲形成光栅结构192

8.3.10　利用非线性干涉场实现玻璃的二阶光学非线性193

8.3.11　单光束飞秒诱导的偏振依赖的纳米光栅结构193

8.3.12 单光束飞秒激光诱导的沿激光传播方向形成的周期性纳米孔洞结构197

参考文献200

第9章　石英通信光纤&杨中民　203

9.1　概述203

9.2　历史回顾203

9.3　光纤的传输特性206

9.3.1　光纤导光的基本原理206

9.3.2　光纤的损耗206

9.3.3　光纤的色散209

9.4　预制棒的制作与光纤拉制210

9.4.1　预制棒的制作210

9.4.2　光纤拉制217

9.5　光纤的结构与类型217

9.5.1　光纤的结构217

9.5.2　光纤的类型217

9.6　光纤的发展历程218

参考文献221

第10章　光敏玻璃&杨中民　222

10.1　概述222

10.2　光敏性机理223

10.3　紫外辐照引起的折射率变化的测量228

10.4　玻璃增敏技术229

10.4.1　多种光敏元素共掺229

10.4.2　工艺条件的控制232

10.4.3　后处理技术233

10.5　光纤光栅的应用234

10.5.1　光纤光栅传感器235

10.5.2　光纤光栅在光通信领域的应用237

参考文献242

第11章　石英平面光波导&张勤远　245

11.1　概述245

11.1.1　平面波导概要245

11.1.2　石英平面光波导制备方法246

11.2　感应耦合等离子化学气相沉积法（ICP-CVD）石英平面光波导248

11.2.1　ICP-CVD石英平面光波导制备249

11.2.2　ICP-CVD石英平面特征249

11.2.3　ICP-CVD Mach-Zeder干涉仪254

11.2.4　无温度漂移光波器件255

参考文献256

第12章　溶胶凝胶法新型光学玻璃&张勤远，沈军，吴广明259

12.1　概述259

12.1.1　溶胶凝胶法概要260

12.1.2　溶胶凝胶法光学玻璃的应用262

12.2　溶胶凝胶法光学玻璃263

12.2.1　溶胶凝胶法块状光学玻璃263

12.2.2　溶胶凝胶法有机改性光学玻璃264

12.2.3　溶胶凝胶法染料激光介质266

12.2.4　溶胶凝胶法染料掺杂非线性光学材料268

12.2.5　溶胶凝胶法半导体量子点掺杂材料269

12.3　溶胶凝胶激光薄膜271

12.3.1　激光减反膜272

12.3.2　激光高反膜275

参考文献277

第13章 光致变色、电致变色玻璃&杨中民　281

13.1　概述281

13.2　光致变色玻璃281

13.2.1　卤化银光色玻璃281

13.2.2　铜镉卤化物光色玻璃286

13.2.3　其他光致变色玻璃287

13.2.4　影响光致变色特性的因素287

13.3　电致变色玻璃291

13.3.1　无机电致变色材料292

13.3.2　有机电致变色材料297

参考文献298

第14章　玻璃非线性折射率&姜中宏　301

14.1　整体玻璃的非线性折射率307

14.2　掺杂玻璃的非线性效应309

14.3　染料掺杂低熔点玻璃的发光和非线性性质312

参考文献316

第15章　超宽带光放大用玻璃和微晶玻璃&周时凤，冯高峰，邱建荣317

15.1　概述317

15.2　ns2np1和ns2np2电子构型的主族金属离子（原子）发光中心的宽带发光319

15.2.1　Tl0和Pb＋发光中心320

15.2.2　Pb0和Bi＋发光中心321

15.2.3　Sn0和Sb＋发光中心323

15.3　过渡金属离子掺杂透明微晶玻璃的红外宽带发光323

15.3.1　Cr3＋（d3电子构型）和Cr4＋（d2电子构型）发光中心324

15.3.2　Ni2＋（d8电子构型）发光中心325

15.3.3　其他过渡金属离子发光中心331

参考文献333

第16章　特殊光学玻璃&蒋亚丝338

16.1　法拉第旋光玻璃338

16.1.1　费尔德（Verdet）常数339

16.1.2　逆磁旋光玻璃340

16.1.3　顺磁离子的能级及旋光性质342

16.1.4　Pr2O3、Nd2O3、Dy2O3旋光玻璃345

16.1.5　CeO2旋光玻璃346

16.1.6　Tb2O3旋光玻璃347

16.2　透明微晶玻璃351

16.2.1　引言351

16.2.2　Li2O-Al2O3-SiO2系统353

16.2.3　微晶玻璃组成357

16.2.4　微晶玻璃的晶化360

16.2.5　大型镜坯制造364

16.2.6　微晶玻璃主要性质和质量365

16.3　精密模压光学玻璃366

16.3.1　精密模压光学玻璃的要求366

16.3.2　玻璃组成对光学常数和Tg的影响369

16.3.3　精密模压玻璃组成369

16.3.4　精密模压的型料377

16.3.5　精密模压378

16.3.6　模压光学玻璃牌号379

16.4　玻璃微珠382

16.4.1　玻璃微珠在光学上的应用382

16.4.2　玻璃微珠中的逆向反射384

16.4.3　玻璃微珠组成387

16.4.4　玻璃微珠和反光膜的质量指标389

参考文献391

第17章　氟磷酸盐玻璃&张军杰394

17.1　概述394

17.2　氟磷酸盐玻璃的分类与结构395

17.3　氟磷酸盐玻璃的应用400

17.3.1 紫外透过材料与消色差系统用光学器件玻璃400

17.3.2　超短脉冲高能激光器用激光玻璃403

17.3.3　上转换光纤激光器与光纤放大器405

参考文献407

第18章　氟化物玻璃&张军杰411

18.1　概述411

18.2　氟化物玻璃的分类412

18.2.1　ZrF4基玻璃413

18.2.2　氟铝基玻璃417

18.2.3　氟化铟基玻璃420

18.3　氟化物玻璃的制备423

18.3.1　直接熔制法424

18.3.2　氧化物氟化法424

18.3.3　反应气氛法424

18.4　氟化物玻璃的光学及光谱性质425

18.4.1　透光性质425

18.4.2　氟化物玻璃的光谱性质432

18.5　氟化物玻璃的析晶特性434

18.5.1 常用的衡量玻璃热稳定性的指标434

18.5.2　析晶动力学研究435

参考文献438

第19章　多组分玻璃光纤预制棒制备和光纤拉制&杨钢锋448

19.1　多组分玻璃光纤预制棒制备448

19.1.1　管棒法450

19.1.2　浇注法452

19.1.3　热黏结法456

19.1.4　挤压法457

19.2　光纤拉丝技术459

19.2.1　预制棒拉丝工艺460

19.2.2　坩埚拉丝工艺463

参考文献467

第20章 光纤基质玻璃除水工艺与原料提纯&杨钢锋468

20.1　光纤基质材料除水468

20.1.1　水在基质玻璃中的结合形式468

20.1.2　水对基质玻璃性质的影响469

20.1.3　多组分玻璃及光纤除水473

20.1.4　反应气氛法除水工艺474

20.1.5　反应气氛法除水工艺的热力学分析478

20.1.6　反应气氛法除水工艺的动力学分析481

20.1.7　石英光纤除水483

20.2　原料提纯和杂质离子去除486

20.2.1　杂质金属离子的影响行为487

20.2.2　原料提纯工艺488

20.2.3　激光玻璃的除铂491

参考文献493

第21章　应用于高功率激光器的溶胶凝胶膜层&唐永兴495

21.1　光学玻璃元件多孔SiO2减反膜（AR）496

21.1.1　涂膜悬胶体496

21.1.2　多孔SiO2减反膜光学性质497

21.1.3　多孔SiO2减反膜稳定性499

21.2　激光倍频器磷酸二氢钾（KDP）晶体防潮膜减反膜502

21.2.1　涂膜工艺控制503

21.2.2　膜层性能503

21.3　掺钕磷酸盐激光玻璃聚二甲基二乙氧基硅烷（DMDEOS）防潮膜505

21.3.1　涂膜液制备及性能506

21.3.2　防潮膜性质506

21.4　主放大器隔板玻璃宽带TiO2/SiO2宽带减反膜硬膜508

21.4.1　胶体制备及其性质508

21.4.2　折射率1.88/1.40和1.90/1.44双层减反膜的性能509

21.5　高反膜（HR）511

参考文献512