第5章-光学陶瓷..

1、I0If= I0- I吸收吸收- I反射反射选用高纯原料，并通过工艺手段排选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。除气孔就可能获得透明陶瓷。获得高致密度和具有小而均匀的晶相透明陶瓷透明陶瓷 AlNZnSZnSeMgF2CaF2高压钠灯高压钠灯“人造小太阳人造小太阳”n1、钠蒸气放电会产生超过、钠蒸气放电会产生超过1000的高温的高温n2、钠蒸气有强烈的腐蚀作用、钠蒸气有强烈的腐蚀作用YAGYAG：NdNd 3 3 透明陶瓷透明陶瓷YAGYAG：Y Y 3 3 透明陶瓷透明陶瓷获得了波长为1030nm、最大功率为268mW的连续激光输出。 d透明铁电陶瓷透明铁电陶瓷陶瓷的透明度、

2、折射率几乎和单晶CaF2的一致，并且首次在陶瓷介质中实现了激光震荡。目前，Dy2+：CaF2激光陶瓷技术已经很成熟。nZnS是从20世纪60年代发展起来的红外窗口材料， 目前已经相当成熟。从光学、热学和机械性能来看，ZnS是812um红外波段飞行器窗口非常合适的材料，但是ZnS的硬度低、抗雨蚀能力较差。另外，ZnS还具有良好的微波透过性能，它的介电常数为5.1，介质损耗为5x10-4， 适合于红外与微波的复合材料(1)具有较高的纯度和分散性； (2)具有较高的烧结活性； (3)颗粒比较均匀并呈球形； ，4)不能凝聚，随时间的推移也不会出现新相。 hEEv12hv = E2-E1E2E1E2hv

3、 = E2-E1E1hv = E2-E1hv = E2-E1产生激光产生激光工作物质工作物质激励源激励源谐振腔谐振腔YAGYAG：NdNd 3 3 透明陶瓷透明陶瓷YAGYAG：Y Y 3 3 透明陶瓷透明陶瓷获得了波长为1030nm、最大功率为268mW的连续激光输出。 -结的单向导电性结的单向导电性. 正向偏压正向偏压在在-结结的的p型区接型区接电源正极，电源正极，叫正向偏压。叫正向偏压。阻挡层势垒被削弱、变窄，有利于空穴阻挡层势垒被削弱、变窄，有利于空穴向向N区运动，电子向区运动，电子向P区运动区运动, 形成正向电流。形成正向电流。Ep型型n型型I阻阻E. 反向偏压反向偏压在在-结的型区

4、接电源负极结的型区接电源负极,叫反向偏压。叫反向偏压。阻挡层势垒增阻挡层势垒增大、变宽，大、变宽，不不利于空穴向利于空穴向区运动，也不区运动，也不利于电子向利于电子向P区运动区运动,没有正没有正向电流。向电流。Ep型型n型型I阻阻E 典型尺寸：典型尺寸： 长长 L = 250500 m 宽宽 = 510 m 厚厚 d = 0.10.2 m它的它的激励能激励能源是外加源是外加电压电压(电泵电泵)在正向偏在正向偏压下工作。压下工作。解理面解理面P-N结结P-N结结P-结本身就形成一个结本身就形成一个光学谐振腔光学谐振腔，它的两个端面就相当于两个反射镜，它的两个端面就相当于两个反射镜，形成激光振荡形

5、成激光振荡，适当镀膜后可达到所要适当镀膜后可达到所要求的很高的反射系数，并利于求的很高的反射系数，并利于选频。选频。功率可达功率可达 102 mW效率高效率高制造方便制造方便成本低成本低所需电压低所需电压低(只需只需1.5V )体积小体积小极易与光纤接合极易与光纤接合5.2.5 5.2.5 激光的特性及其应用激光的特性及其应用方向性极好的强光束方向性极好的强光束 -准直、测距、切削、武器等。准直、测距、切削、武器等。相干性极好的光束相干性极好的光束-精密测厚、测角，全息摄影等。精密测厚、测角，全息摄影等。1）激光光纤）激光光纤由于光波的频率比电波的由于光波的频率比电波的频率高好几个数量级。频率

6、高好几个数量级。 一根极细的激光光纤能一根极细的激光光纤能承载的信息量相当于图承载的信息量相当于图片中这麽粗的电缆所能片中这麽粗的电缆所能承载的承载的信息量。信息量。通讯通讯D = c t/2 D：测站点A、B两点间距离 c：光在大气中传播的速度； t：光往返A、B一次所需的时间。粘视网膜粘视网膜皮肤处理皮肤处理复习题：复习题：v 什么是超导材料？它有哪些基本特性？超导材料的主要应用有什么是超导材料？它有哪些基本特性？超导材料的主要应用有哪些？哪些？v 什么是高温超导陶瓷？画出并说明其什么是高温超导陶瓷？画出并说明其H Hc c-T-Tc c曲线曲线. .v 什么是介电、铁电、压电、热释电陶瓷

7、？他们的性质、原理、什么是介电、铁电、压电、热释电陶瓷？他们的性质、原理、应用应用v 导电陶瓷导电陶瓷, ,固体电解质固体电解质v 本征半导体、杂质半导体，本征半导体、杂质半导体，pnpn结结v 什么是什么是PTCPTC、NTCNTC、CTRCTR半导体陶瓷？画出其电阻随温度的变化关半导体陶瓷？画出其电阻随温度的变化关系曲线系曲线, ,描述其特征描述其特征v 气敏陶瓷工作原理气敏陶瓷工作原理, ,性能指标性能指标v 太阳能电池的工作原理是什么？太阳能电池的工作原理是什么？v 什么是生物材料？它应具备哪些必要条件？生物陶瓷及其分类什么是生物材料？它应具备哪些必要条件？生物陶瓷及其分类发光材料的发

8、光材料的发射发射光谱光谱光致发光材料的光致发光材料的吸收吸收光谱光谱图10 发射峰的半宽度半宽度 颜色的单色性颜色的单色性 从材料的发射光谱来看，发射谱峰的宽窄也是发光材料的重要特性，谱峰越窄，发光材料的单色性越好我们将谱峰1/2高度时缝的宽度称作半宽度。 依照发射峰的半宽度可将发光材料还分为依照发射峰的半宽度可将发光材料还分为3种类型：种类型：宽带材料：半宽度宽带材料：半宽度100nm，如，如CaWO4；窄带材料：半宽度窄带材料：半宽度50nm，如，如Sr(PO4)2Cl：Eu3+；线谱材料：半宽度线谱材料：半宽度0.1nm，如，如GdVO4)：Eu3+；原子光谱：吸收、发射、荧光原子光谱：

9、吸收、发射、荧光线状光谱线状光谱 黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光连续光谱连续光谱 分子光谱：紫外、可见、红外、发光等吸收光谱分子光谱：紫外、可见、红外、发光等吸收光谱带状光谱带状光谱 I余辉余辉表示物质发光的持续时间表示物质发光的持续时间。余辉的定义为余辉的定义为：当激发光停止时的发光亮度（或当激发光停止时的发光亮度（或强度）强度）J J0 0衰减到衰减到J J0 0的的10%10%时，所经历的时间称为余辉时，所经历的时间称为余辉时间，简称余辉。时间，简称余辉。根据余辉可将发光材料分为六个范围根据余辉可将发光材料分为六个范围：极短余辉：余辉时间极短余辉：余辉时

10、间 1 sY2O2S：Eu 3CaWO4，WO4 2杂质离子：杂质离子：原子集团：原子集团：晶体场对发光离子中心的电子干扰小晶体场对发光离子中心的电子干扰小, , 离子发光离子发光激活剂离子外层电子受晶体场作用强激活剂离子外层电子受晶体场作用强. .受激发时，发光材料分离出受激发时，发光材料分离出和和，这两种粒子在复合时就会发光，这两种粒子在复合时就会发光分子吸光与发光示意图分子吸光与发光示意图CCCEDDDDAAVVVVV电子泵抽运造成的电子-空穴对吸收光谱吸收光谱发射光谱发射光谱蒽的蒽的激发光谱（吸收光谱）激发光谱（吸收光谱）和和发射光谱（荧光光谱）发射光谱（荧光光谱）激发光谱激发光谱:E

11、xcitation Spectrum, 激发波长激发波长: ex发射光谱发射光谱 Emission Spectrum, 发射波长发射波长: em 红粉：红粉：Y Y2 2O O2 2S S：EuEu 3 3， 或或Y Y2 2O O3 3 ：EuEu 3 3 绿粉：Zn2SiO4：Mn ，（Zn，Cd）S：Ag 蓝粉蓝粉：（：（SrSr，CaCa）1010（POPO4 4）6 6ClCl： EuEu 3 3常用的日光灯用的磷光材料磷光体磷光体 激活剂激活剂 颜色颜色Zn2SiO4 Mn 绿色CaMg(SiO3)2 透辉石 Tl 蓝色CaSiO3 硅灰石 Pb, Mn 黄桔色(Sr,Zn)(PO4)2 Sn 桔色Ca(PO4)2Ca(Cl,F)2 Sn,Mn “白色”Y2O3 Eu 红色日光灯结构：由一个内壁涂有磷光体的玻璃管内充有日光灯结构：由一个内壁涂有磷光体的玻璃管内充有汞蒸气和氩气构成。汞蒸气和氩气构成。通电后，汞原子受到灯丝发出电子的轰击，被激发到较高能通电后，汞原子受到灯丝发出电子的轰击，被激发到较高能态。当它返回到基态时便发出波长为态。