氟化物玻璃相对于传统的氧化物玻璃有着很宽的透光范围(0.25~8微米),具有折射率低、阿贝系数大、非线性系数小等优点。以三氟化氯为基础的氟化物玻璃早在20世纪40年代就被发现,由于其较差的化学稳定性和制备过程中易析晶等因素,一直没有引起重视,直到70年代中期,为寻找超长波段通信光纤材料,国内外对各种红外玻璃光纤进行了大量的理论和实验研究。1975年,法国雷恩第一大学首先发现了一种新型氟锆酸盐红外玻璃,此后以氟锆酸盐为代表的重金属氟化物玻璃开始迅速发展。
在氟化物中,氟是电负性最强的元素,当与金属原子结合时,通常形成纯离子键,呈现结晶状态,而难以形成由共价键和离子键组成的混合键化合物所能形成的近程有序和远程无序相结合的玻璃结构。当由半径小、场强大的阳离子和氟离子结合时,由于阳离子对阴离子的极化作用,有可能提供形成玻璃所需的共价键成分;若将几种不同氟化物组合在一起,则有可能在形成三维网络的大阴离子团中出现共价键和离子键相结合的情况。这样,就可在几种氟化物所组成的系统中形成玻璃。因此,往往需要在氟化物玻璃中加入多种组分来改善玻璃的稳定性。
氟化物玻璃的种类主要包括氟化锆基氟化物玻璃、三氟化氯基氟化物玻璃和三氟化铟基氟化物玻璃。其中氟化锆基氟化物玻璃中的ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)是由已知最为稳定的氟化物玻璃组成,能够进行较大尺寸的制备。三氟化铝基氟化物玻璃中的AMCSBY(AlF3-MgF2-CaF2-SrF2-BaF2-YF3)也是由一种相对稳定的玻璃组成,其化学稳定性比ZBLAN高出3个数量级,机械强度也更好。
氟化物玻璃现面临的主要问题是熔体黏度随温度变化大(即料性短),易析晶,且易产生浇注条纹,较难实现大尺寸、高光学均匀性制备,阻碍了其在各种光学应用如激光窗口、能量传输等方面的应用。