本书简明叙述了光的吸收、激发和发射的光学光谱学，Judd-Ofelt理论，稀土离子的4f电子能级结构及相关跃迁基本原理。详细叙述了稀土离子之间及与非稀土离子之间的辐射和无辐射能量传递机理。包括共振能量和I-H能量传递理论，声子辅助能量传递，激发能迁移，交叉驰豫能量传递及交换耦合传递等微观和宏观过程机理。讲述了几种稀土上转换发光和激光不同的机制。对发现的新现象和规律进行了总结并提出观点。减少有关经典公式推算，尽量结合笔者团队工作增强图、表和文并茂的解释和分析，有利于对稀土离子性质更直观认识及新材料和器件设计与应用。接着对13种三价稀土离子，Eu2+，其它Ln2+离子的发光和激光等性能，及其包括与过渡族金属离子间的能量传递逐个详细论述，以便人们对稀土离子的光学光谱学和能量传递等有全面系统认识。
刘行仁，1937年10月生，1962年8月北京大学技术物理系毕业，分配到中国科学院物理研究所工作；1983年5月至1985年6月在美国纽约布鲁克林理工大学和荷克拉荷马州立大学进修。曾任中科院长春光学精密机械与物理研究所主任研究员，博士生导师，国家发改委稀土专家组成员，中国稀土学会理事兼中国稀土学会发光专业委员会副主任，中国物理学会发光分科学会理事，吉林省有突出贡献科技专家。
目 录1 稀土离子的电子组态、光谱项与跃迁的基本原理1.1稀土离子的电子组态1.2 稀土离子的f-f能级跃迁1.3 4fn-4fn-15d(f-d)态与电荷转移态（CTS）1.4 Ln3+离子的f-f超灵敏跃迁2 光的吸收、发射和Judd-Ofelt理论及应用2.1 发光和激光2.2 J-O理论简介2.3 三参量J-O公式2.4 三参量J-O公式的应用3 固体中辐射能量传递3.1 辐射能量传递现象及特征3.2 辐射能量传递实例3.3 锐4f谱线中的辐射能量传递的判断和处理原则4 无辐射能量理论4.1 概述4.2 施主D-受主A共振能量传递机理和I-H理论4.3 激发能的迁移4.4 交叉弛豫（CR）能量和浓度猝灭4.5 无辐射能量传递理论的实验例证4.6多声子无辐射弛豫4.7 不同类别离子间的能量传递5 量子剪裁和多步能量传递5.1实现量子剪裁可能途径5.2 多光子串级发射5.3 多步能量传递的量子剪裁5.4 Tb3+-Dy3+离子间交叉弛豫5.5 两步能量传递6 稀土离子的上转换发光和激光6.1概况6.2 稀土离子上转换发光机制6.3 上转换激光7 Ce3+离子不同晶场环境下的发光、能量传递及应用7.1 Ce3+离子的5d态和发光特性7.2判断Ce3+离子占据晶体中格位方法7.3 Ce3+激活的氮化物和氮氧化物的结构、发光性能和晶场作用7.4 Ce3+→Tb3+ 离子间的能量传递7.5 Ce3+→Eu2+离子间的能量传递7.6 为何难以发生Ce3+→Eu3+离子间高效能量传递7.7 Ce3+→其它三价稀土离子间的能量传递7.8 Ce3+和Mn2+,Pb2+及Cr3+离子间的能量传递7.9 Ce3+离子能产生激光吗，在NIR激光中作用及MIR吸收光谱7.10 Ce3+激活的荧光材料的应用8 Pr3+离子的光学光谱、发光和激光特性及能量传递8.1 Pr3+离子的4f2的Stark能级和4f5d态8.2 Pr3+离子的光谱特征8.3 Pr3+离子的4f5d态位于1S0能级之上的规律8.4 Pr3+离子的4f5d态位于1S0能级之下的规律8.5 Pr3+离子的荧光衰减和余辉8.6 Pr3+离子的IVCT带8.7 Pr3+离子的激光特性8.8 Pr3+离子和其它离子间的能量传递9 Nd3+离子的光学光谱、激光性质及能量传递9.1 Nd3+的Stark能级和4f25d态位置9.2 Nd3+的光学光谱和光谱参数9.3 Nd3+激光概述和特性9.4 Nd3+ 4F32→4I112跃迁的1.06μm激光 Nd3+ 4F32→4I132跃迁的1.35μm激光9.6 掺Nd3+激光晶体的倍频效应9.7 高能Nd3+激光玻璃和晶体9.8 Nd3+与其它离子间的能量传递9.9 小节和建议10 Sm3+离子光学光谱、J-O分析参数和能量传递10.1 Sm3+离子的光学光谱特性10.2 Sm3+离子的诸多光谱参数10.3 Sm3+ 离子的4f能级及振子强度f10.4 Sm3+ 离子浓度猝灭和交叉驰豫10.5 Sm3+离子上转换发光和Sm3+-Sm3+离子间作用10.6 RE3+-Sm3+离子之间的能量传递10.7 小结11 Eu3+离子的J-O分析参数、发光特性和能量传递11.1 电荷转移带（CTB）和4f能级跃迁11.2 Eu3+离子的J-O分析参数11.3 Eu3+激活的纳米荧光体11.4立方(Y1-xGdx)2O3:Eu(0﹤x≤0.9)新的高效荧光体晶体结构和发光性质11.5 Eu3+—RE3+其它离子间的能量传递11.6 类汞离子(Bi3+,Pb2+)→Eu3+离子间的能量传递11.7 Eu3+激活的发光材料应用12 Gd3+离子的发光特性和能量传递12.1 含Gd3+的发光和激光基质材料及应用12.2 Gd3+离子的发光（激活剂）12.3 能量传递中Gd3+离子的受主作用12.4 能量传递中Gd3+离子的施主作用12.5 Gd3+离子的中介体（intermidiary）作用13 Tb3+离子的激光J-O分析参数、发光特性和能量传递13.1 Tb3+离子激光，J-O分析参数13.2 Tb3+离子的发光及5D3能级的量子剪裁13.3 Ce3+→Tb3+离子间的能量传递和机制13.4 Tb3+→Ce3+离子间的能量传递13.5 Tb3+与其它稀土离子间的能量传递14 Dy3+离子的J-O分析参数、发光特性和能量传递14.1 Dy3+离子的精细光学光谱14.2 Dy3+的J-O理论分析的重要参数14.3 Dy3+离子新奇的强而锐的614.5nm发射谱线14.4 Dy3+离子的红外发射，NIR和MIR激光及光纤14.5 Dy3+离子的上转换发光14.6 Dy3+离子可见光发射和黄蓝发射强度比变化规律14.7 Dy3+激活的发光材料在现代照明中的应用前景14.8 Dy3+离子和其它离子间的能量传递及应用前景原理14.9 Dy3+和RE3+共掺杂的IR范围内能量传递及NIR-MIR（激光）发射15 Ho3+离子的J-O分析参数、上转换和激光15.1 概况15.2 Ho3+离子的光学光谱和4f能级15.3 Ho3+离子的J-O理论分析参数15.4 单参杂Ho3+离子体系中Ho3+的上转换荧光15.5 Ho3+和Yb3+共掺杂体系的可见光上转换15.6 Ho3+离子的~2.0μm受激发射15.7 Ho3+与其它离子间的能量传递15.8 提高（5S2,5F4）→5I8能级跃迁发射可能办法16 Er3+离子(I)-J-O分析参数、吸收和发射截面及下转换荧光特性16.1 Er3+离子的吸收光谱16.2 Er3+离子的J-O分析参数16.3 Er3+离子的Stark能级16.4 Er3+离子的下转换可见光发光16.5 Er3+离子的吸收截面和发射截面16.6 硅酸盐中Er3+离子强1.5μm发射16.7 Yb3+敏化Er3+离子的1.50μm发射17 Er3+离子(Ⅱ)-上转换可见光发光17.1单掺Er3+离子的上转换可见光发射及其机制17.2 Yb3+敏化Er3+离子可见光上转换和能量传递17.3基质晶格，掺杂剂等因素对Er3+离子的光谱性质影响17.4提高Er3+离子上转换可见光发射拙见18 Er3+离子(Ⅲ)-激光材料和性能、发光和激光材料应用18.1 Er3+离子的上转换可见激光18.2 ~1.5μm Er3+的NIR激光18.3 Er3+离子的中红外(MIR)2.7-3.0μm 激光18.4 Er3+掺杂的发光和激光材料应用19 Tm3+离子的光学光谱、能量传递、上转换及中红外激光19.1 Tm3+离子的光谱特性和J-O参数19.2 Tm3+离子与其它离子间的能量传递19.3 Tm3+离子的上转换发光19.4 Tm3+离子的上转换激光19.5 Tm3+离子的1.75～2.3?m的光谱和激光性质19.6 Tm3+离子光子制冷和更精准锶光学晶格钟20 Yb3+离子的光谱、电荷转移态、激光特性及能量传递20.1 Yb3+离子的光学光谱特性20.2 Yb3+的电荷转移态(CTS)或电荷转移带(CTB)20.3 Yb3+的电荷转移态(CTS)和闪烁体20.4 Yb3+离子激光20.5 Yb3+和其它离子间的能量传递21 Eu2+离子的4f6(7FJ)5d1电子组态结构和发光光谱特征21.1 Eu2+离子的电子组态特征21.2 Eu2+离子的吸收和发射光谱特征21.3 Eu2+离子最低5d态的能量位置判定和Eu离子价态21.4 稀土离子的f-d和f-f能级跃迁性质比较22 Eu2+离子激活的稀土发光材料及应用原理22.1. Eu2+激活的灯用蓝色铝酸盐荧光体22.2 BAM:Eu,Mn荧光粉发光性能在线监测22.3高效Eu2+激活的氯硅酸盐22.5碱土金属硫化物MS:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)及其发展史22.6电子俘获-光储存-光探测材料22.7.白光LED照明用Eu2+激活的荧光体22.8 Eu2+激活的硅酸盐发光和特性22.9 Eu2+激发的多元硫化物发光和特性22.10 Eu2+，Ce3+激活的MI2（M=Sr，Ba，Ca）碘化物闪烁体22.11 Eu2+离子和其它金属离子间的能量传递23 其它二价稀土离子的发光光谱23.1概况23.2 Sm2+离子的电子组态和光谱性质23.3 Yb2+离子的电子组态和光谱性质23.4 Sm2+离子的激光性质23.5 其它二价重稀土离子的光谱和激光性质24 回顾和展望24.1 发光材料及应用24.2 固体激光世纪发展简要回顾24.3 挑战24.4 发展展望 参考文献 索引
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