晶體中3d離子的光學性質(zhì)光譜學和晶體場分析

丁亦兵

在化學元素周期表的第三、四、五行中間的一些元素通常稱為過渡金屬，其中特別是由第三行的鈦（Ti）、釩（V）、鉻（Gr）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鈷（Gu）、鎳（Ni）、銅（Cu）等的3d離子摻雜的晶體中發(fā)現(xiàn)了激光振蕩現(xiàn)象。這些離子有著極優(yōu)越的特性，由于其電子能級與環(huán)繞它們的晶體結構產(chǎn)生的場之間的強烈耦合，造成了它們具有很寬的能帶發(fā)射。因此，這些過渡金屬離子的激光波長通常可以在幾個納米到幾百個納米的很寬的范圍內(nèi)調(diào)控。上世紀80年代初實現(xiàn)了利用鉻和鈦3d離子的摻雜晶體，得到了可調(diào)室溫激光，從而極大地推動了將過渡金屬離子作為晶體的激活介質(zhì)的研究，從而使過渡金屬離子激光在通過鎖模產(chǎn)生超短脈沖以及必須精確調(diào)節(jié)波長的激光的應用領域受到了人們的普遍重視，而在科學研究、醫(yī)學、測量和檢驗技術、通訊以及激光光度學等方面得到了廣泛的應用。

本書詳細地討論了用作可調(diào)固體激光的活性介質(zhì)或其它晶體的3d離子光譜學、電振動和磁性質(zhì)等一般性質(zhì)，系統(tǒng)地闡述了晶體場計算（包括能級和吸收譜的第一原理計算）涉及的方方面面，包括微擾計算與完整的哈密頓量的對角化，并給出了理論結果與實驗光譜細致的比較、研究了動力學JohnTeller效應對于晶體中3d雜質(zhì)光譜的影響、電振動譜的分析以及過渡金屬離子摻雜材料的應用等。

本書內(nèi)容共分7章：1.具有3d離子的激光晶體最新發(fā)展（S.Kück）； 2.3d離子晶體場的交換電荷模型（M.G.Brik等）；3.疊加模型及其應用（Y.Y.Yeung）；4.自旋哈密頓量和3dn雜質(zhì)附近晶格的畸變（W.C.Zheng）；5.3d離子摻雜晶體中的動力學JohnTeller效應（L.Martinelli）；6.晶體場效應的第一原理計算與在激光晶體中3d離子吸收譜（M.G.Brik）；7.在硒化鋅（ZnSe）晶體內(nèi)作為非線性光學設備新吸收器的鈷絡合物（I.V.Kityk）。

本書是由羅馬尼亞和愛沙尼亞大學的兩位著名教授編著的一部研究摻雜3d離子的固體激光的研制、一般性質(zhì)、計算方法以及理論與實驗比較的專著。其內(nèi)容非常豐富，特別注重實際的理論計算方法以及與各種實驗數(shù)據(jù)的詳細比較。本書的讀者對象是晶體光譜學、材料科學及其光學應用的研究人員和研究生。研習本書需要讀者熟悉原子能級和電子組態(tài)的光譜學符號，掌握晶體點群的基礎知識。

（中國科學院大學）endprint