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第1章 晶体材料进展1

1.1　晶体概论1

1.2　单晶生长技术5

1.2.1　提拉法6

1.2.2　坩埚下降法11

1.2.3　区熔法11

1.2.4　焰熔法12

1.2.5　溶液法12

1.2.6　水热合成法12

参考文献12

2.1.1　晶体的基本性质13

2.1　晶体和点阵13

第2章　晶体学基础13

2.1.2　点阵14

2.1.3　布拉维格子15

2.2　晶体对称17

2.3　空间群18

2.3.1　微观对称要素19

2.3.2　晶体结构的描述20

2.3.3　空间群的表示20

2.4　晶面指数和晶向指数22

2.4.1　晶面指数23

2.4.2　晶向指数23

2.4.3　四轴表示法24

参考文献25

第3章　晶体结构26

3.1　晶体结构基础26

3.1.1　密堆积26

3.1.2　离子晶体28

3.2　基本晶体结构28

3.2.1　AX型晶体28

3.2.2　AX2型32

3.2.3　A2X3型34

3.3　复合化合物的晶体结构35

3.3.1　钙钛矿（CaTiO3）型35

3.3.4　黑钨矿37

3.3.2　镁橄榄石37

3.3.3　白钨矿37

3.3.5　锆英石40

3.3.6　石榴石41

参考文献42

第4章 相图43

4.1　相图原理43

4.1.1　相43

4.1.2　组分和独立组分数43

4.1.3　自由度44

4.1.4　相律44

4.2　单元相图44

4.3.1　低共熔相图45

4.3　二元相图45

4.3.2　固溶体相图47

4.3.3　包晶相图49

4.3.4 固相线以下有晶型转变的相图50

参考文献53

第5章 晶体生长动力学54

5.1　成核54

5.1.1　均匀成核54

5.1.2　非均匀成核55

5.1.3　均匀成核速率56

5.2　溶质分凝57

5.2.2　液相中溶质仅靠扩散混合58

5.2.1　液相内溶质可充分均匀混合，固相无扩散58

5.2.3　液相内溶质部分混合60

5.3　晶体生长过程中的成分过冷60

5.3.1　成分过冷与热过冷60

5.3.2　成分过冷的形成条件61

参考文献62

第6章　材料的光学性能63

6.1　光子能量与光谱范围63

6.2　光折射与色散63

6.2.1　折射率的复数表示63

6.2.2　折射与极化64

6.2.3　色散66

6.3.1　反射68

6.3　反射与散射68

6.3.2　散射69

6.3.3　光学薄膜70

6.4　吸收与颜色71

6.4.1　光吸收现象71

6.4.2　晶体中的光吸收72

6.4.3　光吸收与透射的物理本质72

6.4.4　颜色的起因74

参考文献74

第7章 固体的发光75

7.1　发光的基本概念75

7.1.1　发光与辐射能级75

7.1.3　激发光谱76

7.1.2　发射光谱76

7.2　级图和位形曲线图77

7.2.1　能级图与位形坐标引入77

7.2.2　位形坐标和位形曲线图77

7.3　发光动力学79

7.3.1　荧光寿命80

7.3.2　量子效率82

7.3.3　荧光与磷光82

7.4　发光中心与能量传输83

7.4.1　发光中心83

7.4.2　晶体发光中的能量传输现象83

参考文献87

8.1　原子态表示88

第8章　光谱及其表示88

8.2　光谱项89

8.3　各分支谱线相对强度的定性规律90

8.4　谱线强度的定量规律92

8.5　复杂原子的电子组态93

8.5.1　中心力场近似94

8.5.2　多电子原子的电子组态94

8.5.3　动量矩的耦合形式95

8.5.4　非等效电子组态的谱项和能级95

参考文献99

9.1　晶体场理论100

第9章　过渡金属离子光谱100

9.1.1　d轨道分裂103

9.1.2　高自旋与低自旋105

9.1.3　配位多面体畸变——姜-泰勒（Jahn-Teller）效应109

9.1.4　关于△值111

9.1.5　拉卡（Racah）参数112

9.2　钛离子的光谱特征及激光材料117

9.2.1　钛宝石的晶体结构117

9.2.2　Ti3+离子的光谱特征117

9.2.3　钛宝石激光晶体（A12O3∶Ti3+）119

9.3　掺Cr3+离子的激光晶体119

9.3.1　Cr3+离子的光谱特征119

9.3.2　Cr3+∶Al2O3激光晶体120

9.3.3　Cr3+∶LiSAF激光晶体122

9.3.4　掺铬钨酸锌（ZnWO4∶Cr3+）123

9.4　其他过渡金属离子的激光材料125

9.4.1　掺钴氟化镁（Co∶MgF2）125

9.4.2　Cr4+∶YAG晶体及调Q激光126

9.4.3　掺四价铬的镁橄榄石（Mg2SiO4∶Cr4+）134

参考文献137

第10章 三价稀土离子光谱138

10.1　三价稀土离子能级结构138

10.2　常用稀土离子的光谱特征141

10.2.1　Nd3+离子光谱特征142

10.2.2　Yb3+离子光谱特征148

10.2.3　Ho3+离子光谱特征154

10.2.4　Er3+离子光谱特征158

10.2.5　Tm3+离子光谱特征159

10.3　Judd-Ofelt光谱参数计算161

10.3.1　Er3+强度参数Ωλ的拟合计算162

10.3.2　自发辐射几率、能级寿命、荧光分支比等参数的计算165

参考文献169

第11章　激光晶体171

11.1　激光晶体概况171

11.1.1　高功率激光晶体171

11.1.2　可调谐激光晶体172

11.1.3　LD抽运激光晶体172

11.1.4　非线性复合功能激光晶体173

11.2　氧化物基质激光晶体176

11.1.5　自激活，上转换和受激拉曼激光晶体176

11.2.1　Nd3+∶YAG晶体177

11.2.2　Nd3+∶YAP晶体178

11.2.3　Nd3+∶GGG晶体181

11.2.4　锗酸盐激光晶体183

11.3　氟化物基质激光晶体190

参考文献194

第12章　上转换激光晶体195

12.1　上转换材料的发展历史196

12.2　上转换发光机理197

12.3.1　基质材料的影响199

12.3　影响上转换发光强度的因素199

12.3.2　敏化发光200

12.4　上转换发光材料204

12.4.1　概述204

12.4.2　氟化物晶体和玻璃206

12.4.3　氧化物单晶206

12.5　上转换晶体激光器210

12.5.1　基质材料210

12.5.2　单一波长抽运和双波长抽运211

参考文献213

第13章　闪烁体214

13.1.2　发光效率215

13.1.3　发光时间和光衰减时间215

13.1　闪烁体的主要性能要求215

13.1.1　发射光谱215

13.1.4　探测效率和灵敏度216

13.1.5　能量分辨率216

13.1.6　温度效应216

13.2　射线与物质的相互作用216

13.2.1　带电粒子与物质的相互作用216

13.2.2　X和γ射线与物质的相互作用217

13.3　卤化物闪烁体218

13.3.1　碘化物NaI（Tl）和CsI（Tl）218

13.3.2　氟化物BaF2和CeF3218

13.4.1　锗酸铋（BGO）219

13.4.2　钨酸盐闪烁体219

13.4　氧化物闪烁体219

13.5　高温稀土闪烁体221

参考文献222

第14章 受激拉曼散射与拉曼激光晶体223

14.1　自发拉曼散射及其配置224

14.2　材料的受激拉曼散射（SRS）特性224

14.3　拉曼介质的性能评价因素226

14.4　拉曼激光晶体的研究进展230

14.4.1　Ba（NO3）2晶体230

14.4.2　白钨矿型晶体231

14.4.3　黑钨矿型238

14.4.4　双钨酸盐型晶体240

14.4.5　锆英石型晶体241

参考文献242

附录　稀土离子的约化矩阵元244