无机光子材料与光科技

《无机光子材料与光科技》是战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系——“先进功能材料与技术”系列教材之一。本书内容深入浅出，通俗易懂，有助于学生在宏观上掌握无机光子材料种类、性能、制备方法及其在尖端领域中的应用，为未来更深层次的学习和科学研究打下基础。 本书共5章。第1章为基础理论，主要介绍光与物质相互作用的过程与基础光学原理，这部分内容在后续学习中也会用到。第2～5章分别介绍光子产生材料、传输材料、探测材料、调变材料的种类、性能、制备方法及其在尖端领域中的应用。 本书可作为高等学校材料科学与工程专业大类以及无机非金属材料、光电信息科学与工程（光电器件）、功能材料等细分专业方向本科专业教学使用，也可供科研、产业有关人员参考。

周时凤，华南理工大学教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，国家重点研发计划项目负责人。于浙江大学获材料科学与工程专业博士学位，先后在香港理工大学、日本北海道大学和日本京都大学等研究机构工作。主要从事玻璃与光纤材料研究，发表SCI论文150多篇。研究结果被OSA（美国光学协会）、MaterialsToday（今日材料）和AAAS（美国科学促进会）等科技媒体亮点报道，两次入选中国激光杂志社“中国光学重要成果”，曾获国际玻璃协会Gottardi奖（全球每年1名，近20年中国唯 一学者代表）和日本陶瓷协会仓田元治奖等。先后主持国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金和国家自然科学基金优青等项目。担任国际玻璃协会（ICG）Crystallization GCs委员、FUNGLASS研究中心国际顾问，J.Am.Ceram.Soc.、J.Ceram.Soc.Jpn和Chin.Opt.Lett.期刊的AssociateEditor或DeputyEditor等。

1光与物质相互作用001 1.1光的物理本质001 1.1.1光的粒子性与波动性001 1.1.2光的电磁理论与麦克斯韦方程组002 1.1.3光波的波函数与光波叠加003 1.2光的特征物理参量及其测量方法006 1.2.1光的强度及其测量方法006 1.2.2光的波长（频率）及其测量方法007 1.2.3光波的波矢及其测量方法008 1.2.4光的偏振及其测量方法008 1.3光与物质相互作用的过程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光的发射018 1.3.7光与物质的非线性相互作用020 习题020 2无机光子产生材料021 2.1激光原理021 2.1.1原子发光机理及光的自发辐射与受激辐射021 2.1.2激光的产生024 2.2激光晶体030 2.2.1激光晶体的定义030 2.2.2激光晶体的制备方法031 2.2.3常见的激光晶体033 2.3激光陶瓷038 2.3.1激光陶瓷的定义038 2.3.2激光陶瓷透明性的影响因素039 2.3.3激光陶瓷的优势040 2.3.4激光陶瓷的制备方法041 2.3.5常见的激光陶瓷045 2.4激光玻璃048 2.4.1激光玻璃的定义048 2.4.2激光玻璃的制备049 2.4.3激光玻璃的分类051 2.5激光半导体053 2.5.1半导体激光器的工作原理053 2.5.2激光半导体的制备054 2.5.3激光半导体的分类056 2.6激光及光放大的应用060 2.6.1精细激光加工060 2.6.2精细外科手术060 2.6.3激光核聚变061 2.6.4引力波探测062 2.6.5飞秒物理/化学062 2.6.6通信光放大063 习题063 3无机光子传输材料064 3.1光子传输的基本原理064 3.1.1光在空间中的传输原理065 3.1.2光在波导中的传输原理066 3.2空间光子传输材料071 3.2.1反射镜材料071 3.2.2透镜材料073 3.2.3光栅078 3.3光波导传输材料079 3.3.1平面光波导材料079 3.3.2光纤材料081 3.4无机光子传输材料的应用087 3.4.1天文观测087 3.4.2光学隐身089 3.4.3光纤通信090 3.4.4航空航天091 3.4.5生物医疗092 3.4.6驱动与能源094 习题095 4无机光子探测材料096 4.1光子探测的基本原理096 4.1.1光电效应096 4.1.2光热效应107 4.2两类无机光子探测材料116 4.2.1基于光电效应的无机光子探测材料116 4.2.2基于光热效应的无机光子探测材料126 4.3无机光子探测材料的应用132 4.3.1图像记录与传感133 4.3.2红外热成像134 4.3.3激光雷达136 4.3.4深空激光通信138 4.3.5激光非视域成像140 4.3.6光信息感知142 习题143 5无机光子调变材料144 5.1非线性光学效应144 5.1.1二阶非线性效应144 5.1.2三阶非线性效应147 5.2非线性晶体149 5.3非线性玻璃154 5.3.1二阶非线性玻璃154 5.3.2三阶非线性玻璃156 5.4非线性低维材料157 5.4.1非线性低维材料的特性158 5.4.2常见的非线性低维材料159 5.5无机光子调变材料的应用161 5.5.1天文钠导星161 5.5.2拉曼光纤光放大162 5.5.3深紫外光刻162 5.5.4三维三基色立体显示163 5.5.5动态激光防护163 5.5.6超短脉冲激光的产生163 5.5.7超短光脉冲脉宽测量164 习题165 参考文献166