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第1章 硫系玻璃结构1

1.1 玻璃结构基础2

1.1.1 结构学说2

1.1.2 有序结构尺度4

1.1.3 研究方法4

1.2 玻璃结构理论5

1.2.1 拓扑约束理论6

1.2.2 中间相理论7

1.3 玻璃中程序结构10

1.3.1 均匀成核与结构相似性10

1.3.2 Ge-Sb-S玻璃结构11

1.3.3 GeS2-Ga2S3玻璃结构16

参考文献19

第2章 硫系玻璃体系与组成24

2.1 硫系玻璃体系种类24

2.2 硫系玻璃形成区25

2.2.1 硫基玻璃形成区25

2.2.2 硒基玻璃形成区31

2.2.3 碲基玻璃形成区36

2.3 商业化硫系玻璃组成及性能40

参考文献43

第3章 硫系玻璃光学特性47

3.1 线性折射率47

3.2 红外透过特性48

3.3 光敏特性49

3.3.1 光致暗化与光致漂白49

3.3.2 光致各向异性50

3.3.3 光致膨胀51

3.3.4 光致掺杂51

3.4 三阶非线性光学特性51

3.4.1 三阶非线性理论基础及其测量52

3.4.2 硫系玻璃三阶非线性与化学组分的相关性59

3.4.3 硫系玻璃三阶非线性与入射光波长的相关性63

3.4.4 硫系玻璃三阶非线性与入射光强度的相关性68

3.4.5 硫系玻璃三阶非线性与后期处理的相关性71

参考文献82

第4章 稀土掺杂硫系玻璃的中红外光谱特性87

4.1 稀土离子种类及中红外能级跃迁机理87

4.1.1 稀土元素的电子层构型88

4.1.2 产生中红外跃迁的稀土离子及能级跃迁88

4.2 稀土离子在硫系玻璃结构中的局域场特性92

4.2.1 多声子弛豫92

4.2.2 扩展X射线吸收精细结构光谱94

4.3 稀土掺杂的中红外发光特性95

4.3.1 掺Dy3＋硫系玻璃中红外发光97

4.3.2 掺Pr3＋硫系玻璃中红外发光105

4.3.3 掺Tm3＋硫系玻璃中红外发光114

4.3.4 掺Er3＋硫系玻璃中红外发光117

4.3.5 掺Ho3＋硫系玻璃中红外发光120

4.4 存在的问题及展望124

参考文献125

第5章 硫系玻璃制备130

5.1 发展历程130

5.2 玻璃制备131

5.2.1 原料提纯131

5.2.2 真空石英安瓿熔制133

5.2.3 提纯和熔炼一体化制备134

5.2.4 开放式熔制技术135

5.2.5 高能球磨法137

5.3 精密模压139

5.3.1 技术特点140

5.3.2 模压镜片及其应用效果141

参考文献147

第6章 硫系玻璃陶瓷150

6.1 玻璃陶瓷的发明150

6.2 玻璃析晶152

6.2.1 光散射理论153

6.2.2 成核与晶粒生长154

6.3 晶化改性155

6.3.1 热-机械性能156

6.3.2 二次谐波产生163

6.3.3 活性离子发光172

参考文献177

第7章 硫系玻璃红外光学系统183

7.1 红外光学系统用光学材料183

7.2 硫系玻璃红外光学系统设计185

7.2.1 硫系玻璃材料在红外光学设计中的优点185

7.2.2 红外光学系统无热化设计方法187

7.3 硫系玻璃红外光学系统的应用190

7.3.1 长焦型长波红外望远镜物镜190

7.3.2 基于硫系玻璃的模压非球面镜片192

7.3.3 用于无人机的红外共心大视场环境监测镜头194

7.3.4 模压硫系玻璃镜片在双波段红外成像镜头中的应用196

7.3.5 模压硫系玻璃镜片在变焦红外光学系统中的应用198

参考文献201

第8章 硫系玻璃光纤及光纤光栅制备203

8.1 硫系玻璃光纤制备204

8.1.1 玻璃制备提纯204

8.1.2 光纤制备206

8.2 低损耗硫系玻璃光纤215

8.2.1 低损耗光纤215

8.2.2 商业化硫系玻璃光纤221

8.3 硫系玻璃微结构光纤制备224

8.3.1 堆拉法225

8.3.2 浇铸法229

8.3.3 钻孔法232

8.3.4 挤压法233

8.3.5 卷拉法235

8.4 硫系光纤光栅236

8.4.1 光纤光栅分类238

8.4.2 硫系光纤光栅制备242

参考文献250

第9章 硫系光纤红外激光导能259

9.1 发展历程259

9.2 红外激光导能硫系光纤种类和性能260

9.3 CO连续激光导能262

9.4 CO2连续激光导能264

9.5 自由电子激光等脉冲激光导能265

9.6 存在的问题266

参考文献267

第10章 硫系光纤红外传感269

10.1 研究历程269

10.2 硫系玻璃光纤红外传感工作原理270

10.3 硫系玻璃光纤红外传感应用271

10.3.1 生物检测272

10.3.2 液体监测274

10.3.3 气体检测276

10.4 存在的问题278

参考文献278

第11章 硫系玻璃光纤的中红外超连续谱输出281

11.1 发展历程281

11.2 硫系光纤非线性效应产生机理282

11.2.1 时域GNLSE及其数值解法283

11.2.2 频域GNLSE286

11.2.3 SC谱产生中的色散和非线性效应287

11.2.4 SC谱产生的主要机理292

11.3 传统阶跃型硫系光纤红外SC谱输出294

11.4 硫系拉锥光纤红外SC谱输出301

11.5 硫系微结构光纤红外SC谱输出305

11.6 新型硫系光纤结构设计及其SC谱仿真309

11.7 存在的问题313

参考文献313

第12章 硫系拉曼光纤激光器318

12.1 发展历程318

12.2 受激拉曼散射机制和拉曼增益系数320

12.3 硫系级联拉曼光纤激光器321

12.4 硫系微纳光纤拉曼光纤激光器324

12.5 硫系拉曼光纤激光器的理论研究330

12.6 存在的问题335

参考文献336

第13章 硫系薄膜及光波导制备技术339

13.1 硫系薄膜的制备技术339

13.2 硫系光波导制备技术342

13.2.1 光刻和刻蚀技术346

13.2.2 热压印技术355

参考文献360

第14章 硫系集成光子器件365

14.1 概述365

14.2 硫系集成光传感器366

14.2.1 硫系光波导微流控传感器367

14.2.2 硫系中红外气体传感器370

14.3 硫系非线性光子器件及其应用373

14.3.1 高速全光信号处理374

14.3.2 中红外超连续谱光源377

14.4 硫系全光存储器378

参考文献385

第15章 硫系微纳光子器件388

15.1 硫系微球腔388

15.1.1 微球腔特征参数389

15.1.2 玻璃微球制备方法389

15.1.3 微球腔耦合391

15.1.4 无源硫系微球腔392

15.1.5 有源硫系微球腔394

15.2 硫系光子晶体398

15.2.1 硫系光子晶体制备方法398

15.2.2 硫系光子晶体特性398

参考文献404