激光技术是上世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四大发明之一,由于兼具良好的单色性、相干性、方向性和高能量密度的特征,激光自问世至今,其应用已非常广泛。也正因为如此,光导纤维作为激光的传输介质在近年来的科技发展中发挥了越来越大的作用。玻璃是制造光导纤维的基本材料,对制造光导纤维的玻璃光学参数,玻璃物化性能的要求均很高,因而制造光导纤维包层玻璃便成了新型玻璃材料的一个重要的研究领域。本文围绕着紫外光纤制备技术,满足光纤包层玻璃特殊物理化学性质的需要,确定了以硼硅酸盐体系为基础玻璃系统,并通过计算机辅助设计,初步确定了硼硅酸玻璃各组分含量的范围。本文借助了DSC、FT-IR、NMR等分析测试手段,系统研究了外掺Zr 4+玻璃的形成规律、化学稳定性、高温性能、热膨胀性能、光学性能及其结构与化学组成的关系;阐明了玻璃的组成—结构—性能三者之间的关系,初步研制成功了可用于紫外光纤包层玻璃的材料。比较外掺含量对玻璃形成区的影响,发现随着外掺含量的增加,玻璃形成区逐步变小。玻璃体系中各组分的变化对玻璃化学稳定性影响较大。SiO₂、B₂O₃含量适宜在35-45%之间。玻璃中适当提高Al₂O₃的含量,能提高玻璃的化学稳定性。玻璃中,K₂O、Na₂O含量过高降低了玻璃的化学稳定性,K₂O、Na₂O含量适宜值在15%左右。而添加适当的ZrO₂能显著提高玻璃的化学稳定性。由于光纤在拉制过程中,易产生析晶,DSC曲线研究表明,具有较高化学稳定性组成的玻璃在所需温度范围内,没有明显的析晶峰,具有较高的热稳定性能。研究了玻璃的热膨胀系数和折射率随玻璃组分的变化。所有数据表明外掺氧化物在恰当的范围内,化学稳定性较好的玻璃其热膨胀性和光学性能也能符合性能指标。玻璃结构的研究对玻璃组分设计和制备工艺的优化有着重要的指导意义,通过对NMR和IR谱图的分析,玻璃中主要存在[BO₃]、[BO₄]、[SiO₄]、[Al（OB）₄]等多面体,当玻璃中碱金属含量过高时,使得原有结构中的Si-O-Si, O-B-O连