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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PCF348

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