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内容简介

　　《光科学与应用系列：光学薄膜及其应用》主要讨论光学薄膜的基本性质、几类特殊光学薄膜的相关性质以及光学薄膜在激光系统中的应用。不仅论述了薄膜的光学特性，还深入地阐述了薄膜的力学特性和在强光作用下的特殊性质。除了讨论一般光学性能之外，更突出了光学薄膜的损耗特性、不均匀及渐变特性、双折射特性和位相延迟及群延迟特性。在光学薄膜相关性质的讨论过程中，始终与其实际应用紧密联系在一起，突出了现实性、实用性和针对性。　　范正修、邵建达、易葵、贺洪波编著的《光科学与应用系列：光学薄膜及其应用》可供光学薄膜和其他薄膜领域研究人员、技术人员、各类从业人员参考，也可供薄膜元件的应用者或其他相关人员参考，亦可作为大专院校相关专业的参考书或研究生教材。

内页插图

目录

1 光学薄膜的基本性质和设计方法1.1 光学薄膜的光学性质1.1.1 薄膜光学的理论基础1.1.2 光学薄膜的吸收1.1.3 吸收对光学薄膜性能的影响1.1.4 光学薄膜的散射1.1.5 光学薄膜的不均匀性1.1.6 光学薄膜的各向异性1.1.7 光学薄膜的偏振特性1.1.8 光学薄膜的相位延迟1.1.9 光学薄膜的群延迟及群延迟色散参考文献1.2 光学薄膜的力学性质1.2.1 薄膜应力的形成及分类1.2.2 薄膜内应力的力学模型1.2.3 薄膜应力的微观力学模型1.2.4 沉积工艺对光学薄膜应力的影响1.2.5 多层膜应力1.2.6 光学薄膜应力发展的实时监测1.2.7 光学薄膜的应力破坏参考文献1.3 光学薄膜的设计1.3.1 光学薄膜的分析设计1.3.2 光学薄膜自动设计1.3.3 膜系设计实例参老寸献
2 几类特殊的光学薄膜2.1 紫外光学薄膜2.1.1 紫外光及紫外光学薄膜的一般特性2.1.2 影响紫外高反膜光学性能的主要因素2.1.3 几种紫外激光薄膜参考文献2.2 极紫外和软X射线薄膜2.2.1 软X射线多层膜设计的基本理论2.2.2 软X射线及极紫外薄膜的一般设计结果2.2.3 多层膜的性能分析2.2.4 软X射线多层膜反射镜的研制2.2.5 性能测试2.2.6 几种反射膜的研制2.2.7 软X射线多层膜分光元件的研制2.2.8 反射型软X射线位相光栅的研制参考文献2.3 介质膜光栅2.3.1 多层介质膜光栅2.3.2 多层介质膜光栅的衍射特性分析2.3.3 多层介质膜脉冲压缩光栅的优化设计2.3.4 介质膜光栅中的导模共振参考文献2.4 雕塑薄膜2.4.1 倾斜沉积雕塑薄膜的基本性质2.4.2 有效介质理论介绍2.4.3 雕塑薄膜的制备及结构特征2.4.4 几种雕塑薄膜参考文献
3 光学薄膜在激光系统中的应用3.1 概述参考文献3.2 激光系统中的几类激光薄膜3.2.1 反射膜3.2.2 激光减反射薄膜3.2.3 激光偏振膜3.2.4 波长分离膜3.2.5 高斯输出镜3.2.6 负色散补偿反射镜参考文献3.3 光学薄膜的激光破坏3.3.1 激光对光学薄膜破坏的一般规律3.3.2 激光对光学薄膜破坏的热过程分析3.3.3 光学薄膜激光破坏的热力耦合3.3.4 光学薄膜的缺陷破坏3.3.5 光学薄膜中的节瘤缺陷3.3.6 光学薄膜的非线性破坏3.3.7 多脉冲激光对光学薄膜的破坏3.3.8 真空环境下光学薄膜的激光破坏参考文献
附录 各章节参考研究生论文题目索引致谢

精彩书摘

　　2．1紫外光学薄膜　　紫外线是一种波长范围为100～400nm的不可见光线。按波长范围可分为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(远紫外)；④真空紫外线100～200nm。　　紫外波段虽然不能用眼睛分辨，但是在现代科学技术和人们的日常生活中，却是非常重要的。一方面，不同波段的紫外线会产生不同的危害。过度紫外线辐射会加速皮肤老化，甚至会引发皮肤癌。在人类活动对环境的破坏日益加剧的今天，臭氧层的空洞造成了包括紫外线在内的大量有害辐射长驱直入，极大地增加了对人类健康的危害。另一方面，紫外线的照射也可以抑制细菌的繁殖并杀死细菌，从而被广泛应用于水质改进、医疗卫生、空气净化、环境保护等多个领域。紫外光的荧光效果，可应用于防伪标志的制作；紫外光的强散射，可以用于火焰温度、辐射能量分布状况的探测；紫外光的高能量、低热效应的特性使之广泛地应用于医学、美容等多个领域。随着精细加工、精密测量、数据存储、微纳光学以及大规模集成电路等现代科学技术的发展，紫外光学及紫外技术更是得到长足的发展和更广泛的重视。紫外光学薄膜是紫外光学和一些紫外光学系统的重要元件，在相应的系统中有着不可替代的作用。相对于其他波段的薄膜，紫外薄膜有其突出的特点和特殊性质。对相关特性和一些重要的薄膜元件进行研究是非常重要的。近年来，对紫外薄膜的需求不断增长，给紫外膜的发展带来了新的挑战，薄膜元件光学性能的改善是提高紫外光学系统整体性能的关键之一。　　……

前言/序言

　　光学薄膜是一类重要的光学元件，广泛应用于现代光学、光电子学、光学工程及其相关的科学技术领域。在光的传输、调制、光谱和能量的分割与合成以及光与其他能态的转换过程中起着不可替代的作用。　　如果从Fraunhofer利用化学方法制备出减反射层算起，光学薄膜已经有近两百年的历史。但是，光学薄膜真正作为一类光学元件应用于光学系统，应该从20世纪30年代扩散泵开始应用于真空系统算起。近几十年来，特别是电子计算机广泛应用于光学薄膜的设计和薄膜制备过程以来，光学薄膜元件和技术得到突飞猛进的发展，形成一种欣欣向荣的大好局面。　　最早论述光学薄膜性质及其制备技术的专著是Heavens 1955年出版的Optical Properties of Thin Solid Films Holland1956年出版的VacuumDeposition of Thin Filma这两本书，20世纪60年代初就有了中译本。在光学薄膜的发展历程中，光学薄膜的专著出版了很多本，比较有代表性的是1969年Macleod编著的Thin Film Optical Filters1976年Knittl编著的Optics ofthin film其中，Thin Film Optical Filters 2001年已经有第三版问世，每一版都反映光学薄膜发展的一个新阶段。国内比较有影响的是唐晋发等1984年出版的《应用薄膜光学》。在此基础上他们在2006年又出版了《现代光学薄膜技术》，不仅充实了薄膜技术的内容，光学薄膜本身的科学内容也有开阔和加深。　　在学术会议方面，影响比较大的是“Optical Interference Coating Topical　Meeting”，每三年举办一次，到2013年已经举行了12届，其中2013年会议共收到论文330余篇，可谓盛况空前。该专题会议的论文不仅数量越来越大、学术水平越来越高，而且涉及范围也越来越广。集中反映光学薄膜在激光系统中应用状况的会议是在美国Boulder召开的“Laser Induced Damage in Optical Materials”，从20世纪60年代末开始，每年举行一次，至今已达45届，极大地推动了激光材料、激光薄膜及激光破坏机制的发展。　　光学薄膜的直接理论基础是薄膜光学，它是建立在光的干涉效应的基础上、论述光在分层介质中传播行为的一门学科。即便是科学技术日新月异飞速发展的今天，该理论仍可以比较准确地描述光在原子层、纳米层一直到数十微米层厚的薄膜中的传播行为，由此设计出不同波长、不同性能、适应不同要求的光学薄膜元件。传统的光学薄膜是一类被动的、线性的光学元件，随着一些光学性能可调控的主动薄膜材料被引入到光学薄膜的设计和应用之中，光学薄膜也突破了传统的限制，发展为一种既能实现一般被动传输功能，又可实现对光束主动调控或转换的功能性光学元件。随着科学技术的不断发展和对光学薄膜需求的不断加深、加广，薄膜光学也必然会不断地充实和深化，在多种学科的相互渗透中得到发展并开阔自己的学科内容。除了基本的光学性质之外，现代光学薄膜还要涉及光学薄膜的力学性质，结构性质，非线性性质以及光与薄膜作用过程中的光热、光声、光电、光伏效应和强激光作用下薄膜的破坏效应，这些问题一般要涉及更深入、更广泛的科学内容。　　光学薄膜的性能要求与其具体应用密切相关。不同领域、不同系统以及不同应用环境会对光学薄膜的性能提出不同的要求。　　(1)应用于高功率激光系统的光学薄膜突出的要求就是具有足够高的破坏阈值。近几十年来，高功率激光薄膜的研究基本都是围绕这个问题进行。随着激光波长、脉冲宽度、结构及重复率的变化，薄膜的破坏机制及相应的控制和改进手段都会有很大不同。此外，考虑到激光系统长期工作的稳定性、可靠性以及在不同环境下应用的问题，光学薄膜抗激光强度的累积效应和环境的影响，也是光学薄膜必须研究的课题。光学薄膜在超短脉冲激光系统中的应用，主要在两个方面开阔了光学薄膜器件的要求。其一是啁啾脉冲反射镜。这类反射镜，不仅要求较高的反射率，而且要求对群延迟色散进行调控，以实现对超短脉冲激光在传输和放大过程中所产生的延迟量进行补偿。目前啁啾反射膜可以在600nm的波长范围内实现足够量的群延迟色散补偿，可以获得脉冲宽度为3．5 fs的激光输出。其二是介质膜脉冲压缩光栅，这类光学元件把光学薄膜和光栅结合在一起，构成一种新型的光学薄膜。　　(2)用于激光陀螺和引力波测量的光学薄膜，要求有极低的散射损耗和极高的反射率。目前，反射率高达99．9998％，散射率低于1ppm(1ppm一10)的光学薄膜元件已经成功地用于相应的仪器和系统。　　……

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