晶体中3d离子的光学性质光谱学和晶体场分析

丁亦兵

在化学元素周期表的第三、四、五行中间的一些元素通常称为过渡金属，其中特别是由第三行的钛（Ti）、钒（V）、铬（Gr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Gu）、镍（Ni）、铜（Cu）等的3d离子掺杂的晶体中发现了激光振荡现象。这些离子有着极优越的特性，由于其电子能级与环绕它们的晶体结构产生的场之间的强烈耦合，造成了它们具有很宽的能带发射。因此，这些过渡金属离子的激光波长通常可以在几个纳米到几百个纳米的很宽的范围内调控。上世纪80年代初实现了利用铬和钛3d离子的掺杂晶体，得到了可调室温激光，从而极大地推动了将过渡金属离子作为晶体的激活介质的研究，从而使过渡金属离子激光在通过锁模产生超短脉冲以及必须精确调节波长的激光的应用领域受到了人们的普遍重视，而在科学研究、医学、测量和检验技术、通讯以及激光光度学等方面得到了广泛的应用。

本书详细地讨论了用作可调固体激光的活性介质或其它晶体的3d离子光谱学、电振动和磁性质等一般性质，系统地阐述了晶体场计算（包括能级和吸收谱的第一原理计算）涉及的方方面面，包括微扰计算与完整的哈密顿量的对角化，并给出了理论结果与实验光谱细致的比较、研究了动力学JohnTeller效应对于晶体中3d杂质光谱的影响、电振动谱的分析以及过渡金属离子掺杂材料的应用等。

本书内容共分7章：1.具有3d离子的激光晶体最新发展（S.Kück）； 2.3d离子晶体场的交换电荷模型（M.G.Brik等）；3.叠加模型及其应用（Y.Y.Yeung）；4.自旋哈密顿量和3dn杂质附近晶格的畸变（W.C.Zheng）；5.3d离子掺杂晶体中的动力学JohnTeller效应（L.Martinelli）；6.晶体场效应的第一原理计算与在激光晶体中3d离子吸收谱（M.G.Brik）；7.在硒化锌（ZnSe）晶体内作为非线性光学设备新吸收器的钴络合物（I.V.Kityk）。

本书是由罗马尼亚和爱沙尼亚大学的两位著名教授编著的一部研究掺杂3d离子的固体激光的研制、一般性质、计算方法以及理论与实验比较的专著。其内容非常丰富，特别注重实际的理论计算方法以及与各种实验数据的详细比较。本书的读者对象是晶体光谱学、材料科学及其光学应用的研究人员和研究生。研习本书需要读者熟悉原子能级和电子组态的光谱学符号，掌握晶体点群的基础知识。

（中国科学院大学）endprint