利用固体魔角旋转核磁共振研究ZrF4-FLiNaK的玻璃相变结构

蓝荣山 刘一阳 付晓彬 刘洪涛 钱 渊

1（中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800）

2（中国科学院大学 北京 100049）

中红外激光（波长3～5μm）位于大气的“透明窗口”［1］，广泛应用于环境［2］、医疗［3-4］、遥感［5］和国防军事［6］等领域。中红外光纤作为中红外激光器光源传输的核心元件，要求其具备透光率宽、声子能量低、光纤损耗低等特点。氟化物玻璃作为氟化物光纤的主要基质材料，具有很好的透光范围，通常可以覆盖从0.25μm紫外波段到8μm中红外波段。在氟化物玻璃中，氟铍酸盐玻璃的成玻性最好，但由于BeF2的毒性很大，无法大规模应用。除氟铍酸盐玻璃外，氟锆酸盐玻璃是氟化物玻璃中成玻性较好的玻璃材料之一，其化学组成摩尔含量为53%ZrF4-20%BaF2-4%LaF3-3%AlF3-20%NaF（ZBLAN）［7］。ZBLAN氟化物光纤的生产目前主要被美国Thorlabs、法国Le Vrre Floure和日本Fiberlabs三家公司垄断，他们的光纤产品损耗值可低于0.1 dB·km-1。而目前我国的ZBLAN氟化物光纤产品损耗要大于这一数值，严重制约了国内中红外激光技术在民用领域的自主化和激光定向红外电子对抗等特殊领域重大关键技术的突破与赶超。

一般情况下玻璃光纤品质的好坏取决于声子能量的高低，而声子能量主要取决于形成玻璃网络体的结构。当玻璃网络体结构的振动频率正好等于或接近中红外光的频率时，发生共振，使玻璃能够很好地吸收中红外光的信号，导致透过率降低。根据张龙［8］和郭小青等［9］的报道，玻璃网络体结构的振动频率（υ）与该结构成键的阴阳离子折合质量（μ）成反比和力学常数（f）（共价键键能）成正比。……