本书是国内第一部专门研究化学法光学薄膜制备、结构及在高功率激光系统内应用的著作，是作者二十年的科研积累，属于跨化学、物理和材料学科的研究，得到了国家“863”计划、国家自然科学基金及国家科技重大专项的支持。全书共四大方面研究内容：溶胶-凝胶过程的化学基础，各种功能性光学薄膜的制备方法及性能，光学薄膜结构研究方法，化学法光学薄膜在高功率激光下的损伤行为。全书以凝聚态（溶液、胶体分散体、凝胶薄膜）中的界面结构演变为主线，尝试解释高功率激光对薄膜结构的破坏，对极端条件下的材料研究有重要促进作用。
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前言
第1章 光学薄膜原理 1
1.1 光学薄膜中的电动力学 1
1.1.1 电磁波 1
1.1.2 线性光学常数 3
1.1.3 光学导纳 5
1.2 特征矩阵法计算薄膜光学特性 5
1.2.1 定义 6
1.2.2 从电磁理论推导斯涅耳公式 7
1.2.3 逐步探讨薄膜系统的光学特性 11
1.3 光学薄膜的种类 18
1.4 光学薄膜设计 20
1.4.1 矢量作图法 21
1.4.2 导纳轨迹法 22
1.5 常用介质膜系的导纳轨迹法设计 28
1.5.1 减反膜 28
1.5.2 可见光区和近红外区双波段减反膜 34
1.5.3 高反膜 36
1.6 介质膜内的电场分布 36
参考文献 39
第2章 胶体中的物理化学 40
2.1 胶体稳定性的双电层理论 40
2.1.1 双电层理论发展历程的简要介绍 40
2.1.2 粒子间的范德华力势能 45
2.1.3 粒子间的静电斥力势能 46
2.1.4 斥力势能与引力势能的叠加 47
2.1.5 Schulze-Hardy 规则的DLVO 理论解释 48
2.1.6 高分子聚合物对胶体稳定性的影响 49
2.2 胶体中的热力学 53
2.3 小角X 射线散射技术在胶体结构解析中的应用 55
2.3.1 小角X 射线散射技术基本原理 55
2.3.2 小角X 射线散射技术实验方法 60
2.3.3 小角X 射线散射技术在胶体结构解析中的应用 63
2.4 动态光散射技术在胶体结构解析中的应用 63
2.4.1 动态光散射技术测试原理 64
2.4.2 动态光散射技术实验方法 66
2.4.3 动态光散射技术在胶体结构解析中的应用 67
参考文献 68
第3章 溶胶中的化学反应 70
3.1 硅醇盐的水解缩聚动力学 70
3.1.1 溶胶-凝胶过程的基本反应 70
3.1.2 反应动力学研究 73
3.2 锆醇盐的水解-缩聚动力学 79
3.2.1 乙酸(HAc)作用下Zr(OPr)4 的水解-缩聚过程 80
3.2.2 一缩二乙二醇(DEG)作用下Zr(OPr)4 的水解-缩聚过程 85
3.2.3 二乙醇胺(DEA)作用下Zr(OPr)4 的水解-缩聚过程 88
3.3 钛醇盐的水解缩聚动力学 92
3.3.1 TiO2 纳米晶溶胶的制备工艺和影响因素 92
3.3.2 纳米晶溶胶形成机理推测 95
3.4 非水体系溶胶反应机理 96
3.4.1 乙酸为原料制备锐钛矿TiO2 96
3.4.2 反应因素对TiO2 非水体系合成的影响 99
3.4.3 非水体系形成TiO2 的反应机理 104
3.4.4 反应机理的验证实验 108
3.5 溶胶颗粒生长过程的计算机模拟 110
3.5.1 溶胶颗粒生长与分形 110
3.5.2 分形维数及其物理意义 111
3.5.3 分形结构的非线性形成 112
3.5.4 溶胶粒子的动力学生长模型 113
3.6 溶胶的流变性 115
参考文献 118
第4章 溶胶-凝胶的界面结构 122
4.1 SAXS 技术研究溶胶-凝胶界面现象的基础理论 122
4.1.1 准两相体系的散射 122
4.1.2 偏离校正 126
4.1.3 界面层计算 127
4.2 凝胶中的分形结构 130
4.2.1 凝胶体系的两种分形结构 130
4.2.2 甲基改性氧化硅凝胶的双分形结构 130
4.3 凝胶中的孔结构 134
4.3.1 凝胶中孔结构模型 134
4.3.2 凝胶中孔结构形成的一般过程 135
4.3.3 改性氧化硅凝胶的孔结构分析 136
4.4 有机杂化凝胶中的电子密度波动 143
4.4.1 凝胶中电子密度波动的基本分析理论 143
4.4.2 SiO2-PVA 杂化凝胶的SAXS 分析 145
4.4.3 数据处理方法的修正 147
4.5 热处理过程中凝胶结构演变 148
4.5.1 凝胶物质结构的变化 148
4.5.2 凝胶微观结构的变化 149
参考文献 151
第5章 薄膜表征 155
5.1 溶胶-凝胶法制备光学薄膜的镀膜技术 155
5.2 薄膜光学常数的光谱分析法 157
5.2.1 常用色散模型 157
5.2.2 紫外-可见光谱 159
5.2.3 椭圆偏振光谱 161
5.3 掠入射小角X 射线散射谱 161
5.4 X 射线反射谱 163
5.5 掠入射X 射线衍射 167
5.6 薄膜透气性测试方法 168
5.7 薄膜表面多重分形谱 169
参考文献 171
第6章 减反膜 174
6.1 减反膜材料 174
6.2 三波长减反膜 176
6.2.1 氧化硅基三波长减反膜 177
6.2.2 氟化镁基三波长减反膜 178
6.3 宽谱带减反膜 180
6.4 疏水减反膜 187
6.5 防污染减反膜 189
6.6 耐摩擦减反膜 191
参考文献 193
第7章 高反膜 198
7.1 激光高反膜应用概述 198
7.2 多层介质高反膜的光学特性和散射损耗 198
7.3 TiO2/SiO2 体系高反膜 201
7.4 ZrO2/SiO2 体系高反膜 203
7.5 偏振分光膜 206
参考文献 208
第8章 防潮保护薄膜 210
8.1 防潮保护薄膜应用概述 210
8.2 防潮作用原理 210
8.3 聚合物防潮保护薄膜 213
8.3.1 聚对二甲苯防潮保护薄膜 213
8.3.2 全氟碳聚合物防潮保护薄膜 214
8.4 SiO2 基防潮保护薄膜 216
8.5 有机桥连聚倍半硅氧烷防潮保护薄膜 217
8.5.1 有机桥连聚倍半硅氧烷制备方法 218
8.5.2 二异氰酸酯桥连聚倍半硅氧烷薄膜 221
8.5.3 环氧-胺基桥连聚倍半硅氧烷薄膜 226
8.6 有机桥连聚硅氧烷防潮保护薄膜 238
8.6.1 硅氢加成反应 238
8.6.2 薄膜材料的性能 239
参考文献 245
第9章 溶胶-凝胶光学薄膜的激光损伤 251
9.1 光学介质薄膜激光损伤基本理论研究 251
9.1.1 光学薄膜激光损伤基本机制 251
9.1.2 影响光学薄膜激光损伤阈值的因素 256
9.2 溶胶-凝胶膜层损伤形貌与综合判断 260
9.2.1 损伤形貌归类 260
9.2.2 不同能量密度激光作用下的损伤形貌变化 261
9.2.3 皮秒强激光作用下薄膜损伤形貌 262
9.3 光学膜层本体损伤及缺陷损伤过程 264
9.3.1 损伤能量分布特点 265
9.3.2 膜层损伤形貌 267
9.4 溶胶-凝胶光学薄膜激光损伤机理 269
9.4.1 激光和薄膜相互作用的热-力耦合破坏机制 270
9.4.2 溶胶-凝胶薄膜与传统物理膜损伤行为的对比研究 270
9.4.3 影响溶胶-凝胶光学薄膜激光损伤阈值的因素 272
9.5 多重分形谱研究激光预处理效应 280
9.5.1 预处理前后薄膜表面形貌的AFM 图像 281
9.5.2 预处理前后薄膜表面形貌的多重分形谱 282
9.5.3 激光预处理前后薄膜表面结构特性与抗激光损伤性能 283
9.6 光学膜层损伤的热力学过程研究 285
9.6.1 弱吸收及膜层动态热力学响应实验测试 285
9.6.2 理论分析 289
9.7 溶胶-凝胶光学薄膜在紫外激光下的损伤行为 292
9.7.1 镀膜基片的表面处理 293
9.7.2 溶胶-凝胶膜层制备与阈值考核 296
9.7.3 膜层表面形貌 298
9.8 溶胶-凝胶光学薄膜的等离子体处理方法 298
9.8.1 等离子体作用机理 299
9.8.2 膜层处理前后透射性能 299
9.8.3 等离子处理对膜层表观结构的影响 301
参考文献 303
后记 致科研 305
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