硬玉(NaAlSi2O6)及其在极端条件下的行为在地质学和宝石学中有极高的研究价值。 考虑到现有单一检测条件的局限, 本文综合了多种实验检测手段和理论计算方法对硬玉晶体及其熔体和玻璃的结构以及铝配位数进行了研究。 对硬玉晶体热熔过程进行了高温原位拉曼光谱测定, 结合第一性原理理论计算方法, 得到了硬玉结构和铝配位数的变化及其相应的谱学特征。 结合量子化学从头计算对熔体结构进行解析。 研究表明: 硬玉晶体结构单一且铝全部为六配位, 1 293 K时大量六配位铝转变为四配位, 熔体中四配位铝占主导, 其中硅(铝)氧四面体以多元环连接成架状结构。 熔体冷却过程中伴随着五配位铝的生成, 并呈现分相趋势。

为了制备Yb3+掺杂硅酸盐激光玻璃，并对其激光特性进行分析，采用富氧气氛下的非化学气相沉积高温熔融工艺，通过Fuchbauer-Ladenburger方法，进行了理论分析和实验验证,取得了所制备硅酸盐激光玻璃的吸收光谱和荧光光谱数据。结果表明,在850nm～1100nm近红外波段为吸收区域，有一宽带吸收峰；吸收主峰位于978nm，次峰位于919nm；其荧光主峰位于1018nm，次峰位于970nm，并理论计算了Yb3+的吸收截面面积、受激发射截面面积及其荧光寿命等特征参量。这一结果对硅酸盐激光玻璃的特性分析是有帮助的，所制备的玻璃材料能够满足激光玻璃的使用要求。