已实现千瓦级激光的透明激光陶瓷为现有的、基于晶体和玻璃的激光应用带来了革新，奠定了未来实现核聚变和空间太阳能收集等先进工程的基础，有助于中国“稀土经济”的发展。结合工程实践案例，本书从光功能材料研究的视角，系统介绍了这类新兴材料的结构、性能、制备、应用和发展，包括历史起源，独特多晶结构的影响，从传统不透明到透明激光应用时陶瓷结构和工艺所需的改进与理论机制，面向材料激光的虚拟设计与模拟，以及对今后技术和材料发展的展望。

第1章绪论 1．1基本概念 1．1．1透明 1．1．2激光 1．1．3陶瓷 1．1．4陶瓷组成描述 1．2陶瓷起源 1．2．1由陶到瓷的演变 1．2．2“陶瓷”术语的形成 1．3传统陶瓷 1．3．1结构陶瓷 1．3．2功能陶瓷 1．3．3复合陶瓷 1．4透明化探索 1．4．1透明陶瓷化的意义 1．4．2Lucalox陶瓷的发明 1．4．3透明陶瓷 1．4．4透明激光陶瓷的发展 1．5透明激光陶瓷 1．5．1单组分透明激光陶瓷 1．5．2多组分透明激光陶瓷 1．5．3复合透明激光陶瓷 参考文献 第2章物理化学性质 2．1激光离子与能级跃迁 2．1．1发光**与能级跃迁 2．1．2激光的激发、发射与退激 2．1．3激光离子 2．1．4可调谐激光器 2．2晶体场效应 2．2．1晶体场与能级简介 2．2．2晶体场畸形效应与光谱展宽 2．2．3多**发射与光色调控 2．3能带与基质效应 2．3．1发光的能带机制 2．3．2激光的基质效应 2．3．3陶瓷制备过程的影响 2．3．4发光的尺寸与掺杂缺陷效应 2．4光散射与光吸收 2．4．1陶瓷中的光散射 2．4．2晶界与双折射 2．4．3吸收、泵浦与量子亏损 2．4．4散射与吸收性能评价 2．4．5影响陶瓷透明性的因素 2．5热性质 2．5．1激光材料的温度场和热效应 2．5．2内廪散热和外源冷却 2．5．3陶瓷热传导 2．5．4面向热传导的陶瓷几何结构设计 2．6激光能级系统 2．6．1激光能级系统简介 2．6．2粒子数反转的建立 2．6．3三能级系统 2．6．4四能级系统 2．6．5能级系统的调控 2．6．6陶瓷多晶结构的微扰影响 2．7激光性能参数 2．7．1激光光束性能参数 2．7．2激光光束模式与改变 2．7．3激光材料的性能评价与陶瓷影响 参考文献 第3章制备技术和工艺 3．1粉体制备与预处理 3．1．1粉体内廪性能 3．1．2粉体制备 3．1．3粉体预处理 3．2素坯成型与预处理 3．2．1素坯的影响 3．2．2素坯成型 3．2．3素坯预处理 3．3烧结 3．3．1烧结热力学与动力学 3．3．2塑性形变与压强的影响 3．3．3气孔的排除 3．3．4烧结技术 3．3．5烧结助剂 3．3．6特殊烧结： 键合、陶瓷化与单晶化 3．4后处理与加工 3．4．1后处理需求与技术 3．4．2激光光学级加工与表征 参考文献 第4章测试表征方法 4．1组成与结构 4．1．1物相与晶体结构 4．1．2组成元素与基团 4．1．3表面分析 4．1．4组分均匀性及其测试 4．2粉体形貌 4．2．1外形与粒径分布 4．2．2比表面与团聚 4．3陶瓷微结构 4．3．1密度与致密度 4．3．2显微成像 4．3．3三维微结构 4．4陶瓷光学质量 4．4．1光的透过与散射 4．4．2散射点成像 4．4．3折射率测试 4．4．4激光光束质量对比法 4．5离子能级跃迁 4．5．1吸收与激发光谱 4．5．2发射光谱 4．5．3衰减寿命谱 4．5．4瞬态吸收光谱 4．5．5现场吸收光谱 4．5．6其他光谱与衍生分析技术 4．6陶瓷热性质与热成像 4．6．1陶瓷热性质 4．6．2组分均匀性的热成像 4．7激光性能 4．7．1激光输出性能 4．7．2激光光束质量 参考文献 第5章材料设计与性能预测 5．1引言 5．1．1试错法的金格瑞评价及其弊端 5．1．2材料设计与性能预测简介 5．1．3透明激光陶瓷与多尺度模型 5．1．4关于本章的一些说明 5．2陶瓷组成与结构设计 5．2．1相图计算 5．2．2**性原理与新结构设计 5．2．3介观结构与陶瓷制备动力学模拟 5．2．4基于化学键理论的激光性能改进 5．3光谱计算与预测 5．3．1基质吸收光谱 5．3．2拟合法预测离子光谱 5．3．3从头法预测离子光谱 5．3．4光谱计算与预测在能量转换中的地位和作用 5．4激光光学参数计算 5．4．1JO参数 5．4．2吸收截面、受激发射截面、增益截面和激光性能参数 5．4．3理论折射率、反射率和透射率 5．4．4量子效率 5．5热传导与热冲击模拟 5．5．1有限元法简介 5．5．2热传导模拟 5．5．3热冲击模拟 5．6材料失效预测 5．6．1失效的评价与预测方法 5．6．2陶瓷失效预测 参考文献 第6章透明激光陶瓷的应用 6．1大功率固体激光器 6．1．1激光武器 6．1．2核聚变点火装置 6．2激光照明 6．2．1传统LED的问题 6．2．2定向照明与投影 6．3磁光隔离 6．3．1磁光效应 6．3．2透明磁光陶瓷 6．4激光通信 6．4．1大气与空间激光通信 6．4．2量子(激光)通信 6．5激光光电转换 6．5．1太阳光泵浦 6．5．2光伏效应与应用 6．6其他应用 参考文献 第7章展望 7．1新材料设计的“基因组计划” 7．1．1材料设计 7．1．2材料基因组计划 7．1．3高通量计算的利与弊 7．1．4应用与展望 7．2基础研究的“瓶颈”问题 7．2．1玻璃陶瓷单晶的转化 7．2．2玻璃陶瓷 7．2．3非立方结构的透明陶瓷化 7．2．4大尺寸陶瓷的组分均匀化 7．2．5烧结助剂的分布与作用 7．2．6高浓度掺杂的热力学稳定性问题 7．3制备工艺的理论化和标准化 7．3．1工艺参数的统计分析 7．3．2经验公式的建立与应用 7．3．3基于标准的质量控制和规模生产 7．4助力“稀土经济” 7．4．1“稀土经济” 7．4．2透明激光陶瓷的推动作用 参考文献 索引