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本论文结合当前光通信材料发展的趋势，主要研究掺铒重金属镓铋铅锗玻璃的物理化学和光学光谱特性，为其在光纤放大器和激光器中的潜在应用提供基础。
研究了Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺Ga2O3-Bi2O3-PbO-GeO2（GBPG）氧化物玻璃的物理化学和光学光谱性质。重点分析了GBPG玻璃中Er3+的发光性能参数以及Er3+的浓度淬灭效应。根据J-O理论和McCumber理论计算得到掺铒GBPG玻璃在1．5μm处有较大受激发射截面（～11．4×10-2c㎡），Er3+掺杂浓度可以达到1．31×1026m-3而不产生浓度淬灭现象。分析了Yb3+对Er3+的敏化效应，当Yb3+掺杂浓度和Er3+掺杂浓度比在5：1时，Er3+在1．5μm波段的光放大性能达到最优。计算了Yb3+-Er3+间的能量转移效率（～74％）。对比研究了不同能量接受离子Ce3+，Tb3+及Eu3+对降低Er+可见上转换发光性能的影响，并从能量匹配及能级结构角度进行了分析。研究发现：Ce3+，Tb3+及Eu3+都能有效的降低Er3+离子4I11/2能级寿命，从而起到降低上转换荧光的目的。但是Tb3+及Eu3+同时也显著降低了Er3+离子4I13/2能级寿命，这对1．5μm光纤放大器而言是不利的，因此得出了Ce3+是改善Er3+离子1．5μm发光性能的优选离子。研究了Er3+/Yb3+/Ce3+共掺杂GBPG玻璃光谱性能。详细研究了Ce3+掺杂浓度对Er3+可见上转换发光和1．5μm发光性能参数的影响，计算了共掺杂样品中Er3+离子在1．5μm波段的受激发射截面（～12．33×10-21c㎡），有效线宽（～50nm）和4I13/2能级寿命（4．25ms）等参数。实验表明掺铒GBPG玻璃在光放大及上转换发光方面具有良好的应用前景，是一种优良的制作光器件的玻璃基质。