透明雷射陶瓷

《透明雷射陶瓷》是2023年3月1日清華大學出版社出版的圖書，作者：陳昊鴻、雷芳。

基本介紹

• 中文名：透明雷射陶瓷
• 作者：陳昊鴻、雷芳
• 出版時間：2023年3月1日
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302619819
• 定價：269 元
• 印次：1-1
• 印刷日期：2023.03.15

內容簡介

已實現千瓦級雷射的透明雷射陶瓷為現有的、基於晶體和玻璃的雷射套用帶來了革新，奠定了未來實現核聚變和空間太陽能收集等先進工程的基礎，有助於中國“稀土經濟”的發展。結合工程實踐案例，本書從光功能材料研究的視角，系統介紹了這類新興材料的結構、性能、製備、套用和發展，包括歷史起源，獨特多晶結構的影響，從傳統不透明到透明雷射套用時陶瓷結構和工藝所需的改進與理論機制，面向材料雷射的虛擬設計與模擬，以及對今後技術和材料發展的展望。

圖書目錄

目錄

第1章緒論

1．1基本概念

1．1．1透明

1．1．2雷射

1．1．3陶瓷

1．1．4陶瓷組成描述

1．2陶瓷起源

1．2．1由陶到瓷的演變

1．2．2“陶瓷”術語的形成

1．3傳統陶瓷

1．3．1結構陶瓷

1．3．2功能陶瓷

1．3．3複合陶瓷

1．4透明化探索

1．4．1透明陶瓷化的意義

1．4．2Lucalox陶瓷的發明

1．4．3透明陶瓷

1．4．4透明雷射陶瓷的發展

1．5透明雷射陶瓷

1．5．1單組分透明雷射陶瓷

1．5．2多組分透明雷射陶瓷

1．5．3複合透明雷射陶瓷

參考文獻

第2章物理化學性質

2．1雷射離子與能級躍遷

2．1．1發光中心與能級躍遷

2．1．2雷射的激發、發射與退激

2．1．3雷射離子

2．1．4可調諧雷射器

2．2晶體場效應

2．2．1晶體場與能級簡介

2．2．2晶體場畸形效應與光譜展寬

2．2．3多中心發射與光色調控

2．3能帶與基質效應

2．3．1發光的能帶機制

2．3．2雷射的基質效應

2．3．3陶瓷製備過程的影響

2．3．4發光的尺寸與摻雜缺陷效應

2．4光散射與光吸收

2．4．1陶瓷中的光散射

2．4．2晶界與雙折射

2．4．3吸收、泵浦與量子虧損

2．4．4散射與吸收性能評價

2．4．5影響陶瓷透明性的因素

2．5熱性質

2．5．1雷射材料的溫度場和熱效應

2．5．2內廩散熱和外源冷卻

2．5．3陶瓷熱傳導

2．5．4面向熱傳導的陶瓷幾何結構設計

2．6雷射能級系統

2．6．1雷射能級系統簡介

2．6．2粒子數反轉的建立

2．6．3三能級系統

2．6．4四能級系統

2．6．5能級系統的調控

2．6．6陶瓷多晶結構的微擾影響

2．7雷射性能參數

2．7．1雷射光束性能參數

2．7．2雷射光束模式與改變

2．7．3雷射材料的性能評價與陶瓷影響

參考文獻

第3章製備技術和工藝

3．1粉體製備與預處理

3．1．1粉體內廩性能

3．1．2粉體製備

3．1．3粉體預處理

3．2素坯成型與預處理

3．2．1素坯的影響

3．2．2素坯成型

3．2．3素坯預處理

3．3燒結

3．3．1燒結熱力學與動力學

3．3．2塑性形變與壓強的影響

3．3．3氣孔的排除

3．3．4燒結技術

3．3．5燒結助劑

3．3．6特殊燒結： 鍵合、陶瓷化與單晶化

3．4後處理與加工

3．4．1後處理需求與技術

3．4．2雷射光學級加工與表征

參考文獻

第4章測試表征方法

4．1組成與結構

4．1．1物相與晶體結構

4．1．2組成元素與基團

4．1．3表面分析

4．1．4組分均勻性及其測試

4．2粉體形貌

4．2．1外形與粒徑分布

4．2．2比表面與團聚

4．3陶瓷微結構

4．3．1密度與緻密度

4．3．2顯微成像

4．3．3三維微結構

4．4陶瓷光學質量

4．4．1光的透過與散射

4．4．2散射點成像

4．4．3折射率測試

4．4．4雷射光束質量對比法

4．5離子能級躍遷

4．5．1吸收與激發光譜

4．5．2發射光譜

4．5．3衰減壽命譜

4．5．4瞬態吸收光譜

4．5．5現場吸收光譜

4．5．6其他光譜與衍生分析技術

4．6陶瓷熱性質與熱成像

4．6．1陶瓷熱性質

4．6．2組分均勻性的熱成像

4．7雷射性能

4．7．1雷射輸出性能

4．7．2雷射光束質量

參考文獻

第5章材料設計與性能預測

5．1引言

5．1．1試錯法的金格瑞評價及其弊端

5．1．2材料設計與性能預測簡介

5．1．3透明雷射陶瓷與多尺度模型

5．1．4關於本章的一些說明

5．2陶瓷組成與結構設計

5．2．1相圖計算

5．2．2性原理與新結構設計

5．2．3介觀結構與陶瓷製備動力學模擬

5．2．4基於化學鍵理論的雷射性能改進

5．3光譜計算與預測

5．3．1基質吸收光譜

5．3．2擬合法預測離子光譜

5．3．3從頭法預測離子光譜

5．3．4光譜計算與預測在能量轉換中的地位和作用

5．4雷射光學參數計算

5．4．1JO參數

5．4．2吸收截面、受激發射截面、增益截面和雷射性能參數

5．4．3理論折射率、反射率和透射率

5．4．4量子效率

5．5熱傳導與熱衝擊模擬

5．5．1有限元法簡介

5．5．2熱傳導模擬

5．5．3熱衝擊模擬

5．6材料失效預測

5．6．1失效的評價與預測方法

5．6．2陶瓷失效預測

參考文獻

第6章透明雷射陶瓷的套用

6．1大功率固體雷射器

6．1．1雷射武器

6．1．2核聚變點火裝置

6．2雷射照明

6．2．1傳統LED的問題

6．2．2定向照明與投影

6．3磁光隔離

6．3．1磁光效應

6．3．2透明磁光陶瓷

6．4雷射通信

6．4．1大氣與空間雷射通信

6．4．2量子(雷射)通信

6．5雷射光電轉換

6．5．1太陽光泵浦

6．5．2光伏效應與套用

6．6其他套用

參考文獻

第7章展望

7．1新材料設計的“基因組計畫”

7．1．1材料設計

7．1．2材料基因組計畫

7．1．3高通量計算的利與弊

7．1．4套用與展望

7．2基礎研究的“瓶頸”問題

7．2．1玻璃陶瓷單晶的轉化

7．2．2玻璃陶瓷

7．2．3非立方結構的透明陶瓷化

7．2．4大尺寸陶瓷的組分均勻化

7．2．5燒結助劑的分布與作用

7．2．6高濃度摻雜的熱力學穩定性問題

7．3製備工藝的理論化和標準化

7．3．1工藝參數的統計分析

7．3．2經驗公式的建立與套用

7．3．3基於標準的質量控制和規模生產

7．4助力“稀土經濟”

7．4．1“稀土經濟”

7．4．2透明雷射陶瓷的推動作用

參考文獻

索引