利用固體魔角旋轉核磁共振研究ZrF4-FLiNaK的玻璃相變結構

藍榮山 劉一陽 付曉彬 劉洪濤 錢 淵

1（中國科學院上海應用物理研究所 上海 201800）

2（中國科學院大學 北京 100049）

中紅外激光（波長3～5μm）位于大氣的“透明窗口”［1］，廣泛應用于環境［2］、醫療［3-4］、遙感［5］和國防軍事［6］等領域。中紅外光纖作為中紅外激光器光源傳輸的核心元件，要求其具備透光率寬、聲子能量低、光纖損耗低等特點。氟化物玻璃作為氟化物光纖的主要基質材料，具有很好的透光范圍，通?？梢愿采w從0.25μm紫外波段到8μm中紅外波段。在氟化物玻璃中，氟鈹酸鹽玻璃的成玻性最好，但由于BeF2的毒性很大，無法大規模應用。除氟鈹酸鹽玻璃外，氟鋯酸鹽玻璃是氟化物玻璃中成玻性較好的玻璃材料之一，其化學組成摩爾含量為53%ZrF4-20%BaF2-4%LaF3-3%AlF3-20%NaF（ZBLAN）［7］。ZBLAN氟化物光纖的生產目前主要被美國Thorlabs、法國Le Vrre Floure和日本Fiberlabs三家公司壟斷，他們的光纖產品損耗值可低于0.1 dB·km-1。而目前我國的ZBLAN氟化物光纖產品損耗要大于這一數值，嚴重制約了國內中紅外激光技術在民用領域的自主化和激光定向紅外電子對抗等特殊領域重大關鍵技術的突破與趕超。

一般情況下玻璃光纖品質的好壞取決于聲子能量的高低，而聲子能量主要取決于形成玻璃網絡體的結構。當玻璃網絡體結構的振動頻率正好等于或接近中紅外光的頻率時，發生共振，使玻璃能夠很好地吸收中紅外光的信號，導致透過率降低。根據張龍［8］和郭小青等［9］的報道，玻璃網絡體結構的振動頻率（υ）與該結構成鍵的陰陽離子折合質量（μ）成反比和力學常數（f）（共價鍵鍵能）成正比?！?br>