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內容簡介

　　《光科學與應用係列：光學薄膜及其應用》主要討論光學薄膜的基本性質、幾類特殊光學薄膜的相關性質以及光學薄膜在激光係統中的應用。不僅論述瞭薄膜的光學特性，還深入地闡述瞭薄膜的力學特性和在強光作用下的特殊性質。除瞭討論一般光學性能之外，更突齣瞭光學薄膜的損耗特性、不均勻及漸變特性、雙摺射特性和位相延遲及群延遲特性。在光學薄膜相關性質的討論過程中，始終與其實際應用緊密聯係在一起，突齣瞭現實性、實用性和針對性。　　範正修、邵建達、易葵、賀洪波編著的《光科學與應用係列：光學薄膜及其應用》可供光學薄膜和其他薄膜領域研究人員、技術人員、各類從業人員參考，也可供薄膜元件的應用者或其他相關人員參考，亦可作為大專院校相關專業的參考書或研究生教材。

內頁插圖

目錄

1 光學薄膜的基本性質和設計方法1.1 光學薄膜的光學性質1.1.1 薄膜光學的理論基礎1.1.2 光學薄膜的吸收1.1.3 吸收對光學薄膜性能的影響1.1.4 光學薄膜的散射1.1.5 光學薄膜的不均勻性1.1.6 光學薄膜的各嚮異性1.1.7 光學薄膜的偏振特性1.1.8 光學薄膜的相位延遲1.1.9 光學薄膜的群延遲及群延遲色散參考文獻1.2 光學薄膜的力學性質1.2.1 薄膜應力的形成及分類1.2.2 薄膜內應力的力學模型1.2.3 薄膜應力的微觀力學模型1.2.4 沉積工藝對光學薄膜應力的影響1.2.5 多層膜應力1.2.6 光學薄膜應力發展的實時監測1.2.7 光學薄膜的應力破壞參考文獻1.3 光學薄膜的設計1.3.1 光學薄膜的分析設計1.3.2 光學薄膜自動設計1.3.3 膜係設計實例參老寸獻
2 幾類特殊的光學薄膜2.1 紫外光學薄膜2.1.1 紫外光及紫外光學薄膜的一般特性2.1.2 影響紫外高反膜光學性能的主要因素2.1.3 幾種紫外激光薄膜參考文獻2.2 極紫外和軟X射綫薄膜2.2.1 軟X射綫多層膜設計的基本理論2.2.2 軟X射綫及極紫外薄膜的一般設計結果2.2.3 多層膜的性能分析2.2.4 軟X射綫多層膜反射鏡的研製2.2.5 性能測試2.2.6 幾種反射膜的研製2.2.7 軟X射綫多層膜分光元件的研製2.2.8 反射型軟X射綫位相光柵的研製參考文獻2.3 介質膜光柵2.3.1 多層介質膜光柵2.3.2 多層介質膜光柵的衍射特性分析2.3.3 多層介質膜脈衝壓縮光柵的優化設計2.3.4 介質膜光柵中的導模共振參考文獻2.4 雕塑薄膜2.4.1 傾斜沉積雕塑薄膜的基本性質2.4.2 有效介質理論介紹2.4.3 雕塑薄膜的製備及結構特徵2.4.4 幾種雕塑薄膜參考文獻
3 光學薄膜在激光係統中的應用3.1 概述參考文獻3.2 激光係統中的幾類激光薄膜3.2.1 反射膜3.2.2 激光減反射薄膜3.2.3 激光偏振膜3.2.4 波長分離膜3.2.5 高斯輸齣鏡3.2.6 負色散補償反射鏡參考文獻3.3 光學薄膜的激光破壞3.3.1 激光對光學薄膜破壞的一般規律3.3.2 激光對光學薄膜破壞的熱過程分析3.3.3 光學薄膜激光破壞的熱力耦閤3.3.4 光學薄膜的缺陷破壞3.3.5 光學薄膜中的節瘤缺陷3.3.6 光學薄膜的非綫性破壞3.3.7 多脈衝激光對光學薄膜的破壞3.3.8 真空環境下光學薄膜的激光破壞參考文獻
附錄 各章節參考研究生論文題目索引緻謝

精彩書摘

　　2．1紫外光學薄膜　　紫外綫是一種波長範圍為100～400nm的不可見光綫。按波長範圍可分為A，B，C三波段和真空紫外波段：①A波段320～400 nm(近紫外)；②B波段275～320-nm(中紫外)；③C波段200～275 nm(遠紫外)；④真空紫外綫100～200nm。　　紫外波段雖然不能用眼睛分辨，但是在現代科學技術和人們的日常生活中，卻是非常重要的。一方麵，不同波段的紫外綫會産生不同的危害。過度紫外綫輻射會加速皮膚老化，甚至會引發皮膚癌。在人類活動對環境的破壞日益加劇的今天，臭氧層的空洞造成瞭包括紫外綫在內的大量有害輻射長驅直入，極大地增加瞭對人類健康的危害。另一方麵，紫外綫的照射也可以抑製細菌的繁殖並殺死細菌，從而被廣泛應用於水質改進、醫療衛生、空氣淨化、環境保護等多個領域。紫外光的熒光效果，可應用於防僞標誌的製作；紫外光的強散射，可以用於火焰溫度、輻射能量分布狀況的探測；紫外光的高能量、低熱效應的特性使之廣泛地應用於醫學、美容等多個領域。隨著精細加工、精密測量、數據存儲、微納光學以及大規模集成電路等現代科學技術的發展，紫外光學及紫外技術更是得到長足的發展和更廣泛的重視。紫外光學薄膜是紫外光學和一些紫外光學係統的重要元件，在相應的係統中有著不可替代的作用。相對於其他波段的薄膜，紫外薄膜有其突齣的特點和特殊性質。對相關特性和一些重要的薄膜元件進行研究是非常重要的。近年來，對紫外薄膜的需求不斷增長，給紫外膜的發展帶來瞭新的挑戰，薄膜元件光學性能的改善是提高紫外光學係統整體性能的關鍵之一。　　……

前言/序言

　　光學薄膜是一類重要的光學元件，廣泛應用於現代光學、光電子學、光學工程及其相關的科學技術領域。在光的傳輸、調製、光譜和能量的分割與閤成以及光與其他能態的轉換過程中起著不可替代的作用。　　如果從Fraunhofer利用化學方法製備齣減反射層算起，光學薄膜已經有近兩百年的曆史。但是，光學薄膜真正作為一類光學元件應用於光學係統，應該從20世紀30年代擴散泵開始應用於真空係統算起。近幾十年來，特彆是電子計算機廣泛應用於光學薄膜的設計和薄膜製備過程以來，光學薄膜元件和技術得到突飛猛進的發展，形成一種欣欣嚮榮的大好局麵。　　最早論述光學薄膜性質及其製備技術的專著是Heavens 1955年齣版的Optical Properties of Thin Solid Films Holland1956年齣版的VacuumDeposition of Thin Filma這兩本書，20世紀60年代初就有瞭中譯本。在光學薄膜的發展曆程中，光學薄膜的專著齣版瞭很多本，比較有代錶性的是1969年Macleod編著的Thin Film Optical Filters1976年Knittl編著的Optics ofthin film其中，Thin Film Optical Filters 2001年已經有第三版問世，每一版都反映光學薄膜發展的一個新階段。國內比較有影響的是唐晉發等1984年齣版的《應用薄膜光學》。在此基礎上他們在2006年又齣版瞭《現代光學薄膜技術》，不僅充實瞭薄膜技術的內容，光學薄膜本身的科學內容也有開闊和加深。　　在學術會議方麵，影響比較大的是“Optical Interference Coating Topical　Meeting”，每三年舉辦一次，到2013年已經舉行瞭12屆，其中2013年會議共收到論文330餘篇，可謂盛況空前。該專題會議的論文不僅數量越來越大、學術水平越來越高，而且涉及範圍也越來越廣。集中反映光學薄膜在激光係統中應用狀況的會議是在美國Boulder召開的“Laser Induced Damage in Optical Materials”，從20世紀60年代末開始，每年舉行一次，至今已達45屆，極大地推動瞭激光材料、激光薄膜及激光破壞機製的發展。　　光學薄膜的直接理論基礎是薄膜光學，它是建立在光的乾涉效應的基礎上、論述光在分層介質中傳播行為的一門學科。即便是科學技術日新月異飛速發展的今天，該理論仍可以比較準確地描述光在原子層、納米層一直到數十微米層厚的薄膜中的傳播行為，由此設計齣不同波長、不同性能、適應不同要求的光學薄膜元件。傳統的光學薄膜是一類被動的、綫性的光學元件，隨著一些光學性能可調控的主動薄膜材料被引入到光學薄膜的設計和應用之中，光學薄膜也突破瞭傳統的限製，發展為一種既能實現一般被動傳輸功能，又可實現對光束主動調控或轉換的功能性光學元件。隨著科學技術的不斷發展和對光學薄膜需求的不斷加深、加廣，薄膜光學也必然會不斷地充實和深化，在多種學科的相互滲透中得到發展並開闊自己的學科內容。除瞭基本的光學性質之外，現代光學薄膜還要涉及光學薄膜的力學性質，結構性質，非綫性性質以及光與薄膜作用過程中的光熱、光聲、光電、光伏效應和強激光作用下薄膜的破壞效應，這些問題一般要涉及更深入、更廣泛的科學內容。　　光學薄膜的性能要求與其具體應用密切相關。不同領域、不同係統以及不同應用環境會對光學薄膜的性能提齣不同的要求。　　(1)應用於高功率激光係統的光學薄膜突齣的要求就是具有足夠高的破壞閾值。近幾十年來，高功率激光薄膜的研究基本都是圍繞這個問題進行。隨著激光波長、脈衝寬度、結構及重復率的變化，薄膜的破壞機製及相應的控製和改進手段都會有很大不同。此外，考慮到激光係統長期工作的穩定性、可靠性以及在不同環境下應用的問題，光學薄膜抗激光強度的纍積效應和環境的影響，也是光學薄膜必須研究的課題。光學薄膜在超短脈衝激光係統中的應用，主要在兩個方麵開闊瞭光學薄膜器件的要求。其一是啁啾脈衝反射鏡。這類反射鏡，不僅要求較高的反射率，而且要求對群延遲色散進行調控，以實現對超短脈衝激光在傳輸和放大過程中所産生的延遲量進行補償。目前啁啾反射膜可以在600nm的波長範圍內實現足夠量的群延遲色散補償，可以獲得脈衝寬度為3．5 fs的激光輸齣。其二是介質膜脈衝壓縮光柵，這類光學元件把光學薄膜和光柵結閤在一起，構成一種新型的光學薄膜。　　(2)用於激光陀螺和引力波測量的光學薄膜，要求有極低的散射損耗和極高的反射率。目前，反射率高達99．9998％，散射率低於1ppm(1ppm一10)的光學薄膜元件已經成功地用於相應的儀器和係統。　　……

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