《無機光子材料與光科技》是戰(zhàn)略性新興領域“十四五”高等教育教材體系——“先進功能材料與技術”系列教材之一。本書內(nèi)容深入淺出,通俗易懂,有助于學生在宏觀上掌握無機光子材料種類、性能、制備方法及其在尖端領域中的應用,為未來更深層次的學習和科學研究打下基礎。
本書共5章。第1章為基礎理論,主要介紹光與物質(zhì)相互作用的過程與基礎光學原理,這部分內(nèi)容在后續(xù)學習中也會用到。第2~5章分別介紹光子產(chǎn)生材料、傳輸材料、探測材料、調(diào)變材料的種類、性能、制備方法及其在尖端領域中的應用。
本書可作為高等學校材料科學與工程專業(yè)大類以及無機非金屬材料、光電信息科學與工程(光電器件)、功能材料等細分專業(yè)方向本科專業(yè)教學使用,也可供科研、產(chǎn)業(yè)有關人員參考。
周時鳳,華南理工大學教授、博士生導師,國家杰出青年科學基金獲得者,國家重點研發(fā)計劃項目負責人。于浙江大學獲材料科學與工程專業(yè)博士學位,先后在香港理工大學、日本北海道大學和日本京都大學等研究機構(gòu)工作。主要從事玻璃與光纖材料研究,發(fā)表SCI論文150多篇。研究結(jié)果被OSA(美國光學協(xié)會)、MaterialsToday(今日材料)和AAAS(美國科學促進會)等科技媒體亮點報道,兩次入選中國激光雜志社“中國光學重要成果”,曾獲國際玻璃協(xié)會Gottardi獎(全球每年1名,近20年中國唯 一學者代表)和日本陶瓷協(xié)會倉田元治獎等。先后主持國家重點研發(fā)計劃、國家杰出青年科學基金和國家自然科學基金優(yōu)青等項目。擔任國際玻璃協(xié)會(ICG)Crystallization&GCs委員、FUNGLASS研究中心國際顧問,J.Am.Ceram.Soc.、J.Ceram.Soc.Jpn和Chin.Opt.Lett.期刊的AssociateEditor或DeputyEditor等。
1光與物質(zhì)相互作用001
1.1光的物理本質(zhì)001
1.1.1光的粒子性與波動性001
1.1.2光的電磁理論與麥克斯韋方程組002
1.1.3光波的波函數(shù)與光波疊加003
1.2光的特征物理參量及其測量方法006
1.2.1光的強度及其測量方法006
1.2.2光的波長(頻率)及其測量方法007
1.2.3光波的波矢及其測量方法008
1.2.4光的偏振及其測量方法008
1.3光與物質(zhì)相互作用的過程009
1.3.1光的反射009
1.3.2光的折射011
1.3.3光的散射013
1.3.4光的衍射015
1.3.5光的吸收015
1.3.6光的發(fā)射018
1.3.7光與物質(zhì)的非線性相互作用020
習題020
2無機光子產(chǎn)生材料021
2.1激光原理021
2.1.1原子發(fā)光機理及光的自發(fā)輻射與受激輻射021
2.1.2激光的產(chǎn)生024
2.2激光晶體030
2.2.1激光晶體的定義030
2.2.2激光晶體的制備方法031
2.2.3常見的激光晶體033
2.3激光陶瓷038
2.3.1激光陶瓷的定義038
2.3.2激光陶瓷透明性的影響因素039
2.3.3激光陶瓷的優(yōu)勢040
2.3.4激光陶瓷的制備方法041
2.3.5常見的激光陶瓷045
2.4激光玻璃048
2.4.1激光玻璃的定義048
2.4.2激光玻璃的制備049
2.4.3激光玻璃的分類051
2.5激光半導體053
2.5.1半導體激光器的工作原理053
2.5.2激光半導體的制備054
2.5.3激光半導體的分類056
2.6激光及光放大的應用060
2.6.1精細激光加工060
2.6.2精細外科手術060
2.6.3激光核聚變061
2.6.4引力波探測062
2.6.5飛秒物理/化學062
2.6.6通信光放大063
習題063
3無機光子傳輸材料064
3.1光子傳輸?shù)幕驹?64
3.1.1光在空間中的傳輸原理065
3.1.2光在波導中的傳輸原理066
3.2空間光子傳輸材料071
3.2.1反射鏡材料071
3.2.2透鏡材料073
3.2.3光柵078
3.3光波導傳輸材料079
3.3.1平面光波導材料079
3.3.2光纖材料081
3.4無機光子傳輸材料的應用087
3.4.1天文觀測087
3.4.2光學隱身089
3.4.3光纖通信090
3.4.4航空航天091
3.4.5生物醫(yī)療092
3.4.6驅(qū)動與能源094
習題095
4無機光子探測材料096
4.1光子探測的基本原理096
4.1.1光電效應096
4.1.2光熱效應107
4.2兩類無機光子探測材料116
4.2.1基于光電效應的無機光子探測材料116
4.2.2基于光熱效應的無機光子探測材料126
4.3無機光子探測材料的應用132
4.3.1圖像記錄與傳感133
4.3.2紅外熱成像134
4.3.3激光雷達136
4.3.4深空激光通信138
4.3.5激光非視域成像140
4.3.6光信息感知142
習題143
5無機光子調(diào)變材料144
5.1非線性光學效應144
5.1.1二階非線性效應144
5.1.2三階非線性效應147
5.2非線性晶體149
5.3非線性玻璃154
5.3.1二階非線性玻璃154
5.3.2三階非線性玻璃156
5.4非線性低維材料157
5.4.1非線性低維材料的特性158
5.4.2常見的非線性低維材料159
5.5無機光子調(diào)變材料的應用161
5.5.1天文鈉導星161
5.5.2拉曼光纖光放大162
5.5.3深紫外光刻162
5.5.4三維三基色立體顯示163
5.5.5動態(tài)激光防護163
5.5.6超短脈沖激光的產(chǎn)生163
5.5.7超短光脈沖脈寬測量164
習題165
參考文獻166