近年来,由于信息量的快速增长和灵活的网络需求,如何提高现有光纤通信系统的通信容量已成为当务之急。然而,作为波分复用（WDM）系统重要设备的传统掺铒石英光纤放大器（EDFA）的带宽是非常有限的,怎样才能满足这种日益增长的需求,已成为当前光通信器件研究的主流。目前,最有效的途径就是开发出新型的超宽带光纤放大器。一方面,可以通过寻找出新型的放大器玻璃材料代替传统的硅酸盐玻璃材料。与传统的硅酸盐玻璃相比,铋酸盐玻璃具有更加优异的特征,比如较高折射率、无毒性、较低的熔制温度、最小声子能量等,是应用于光放大器的一种极具前途的基质材料。另一方面,可以通过引入其他稀土离子以拓宽其发光波段。在本论文中,首次设计出了两种新型的多组分铋酸盐玻璃体系,分别为Li₂O-SrO-ZnO-Bi₂O₃（LSZB）和Li₂O-Na₂O-ZnO-MoO₃-Bi₂O₃（LNZMB）玻璃体系。通过稀土掺杂研究该体系在光放大器、激光器和上转换发光等领域的潜在应用价值,并取得了一些研究成果。所有玻璃样品都是通过高温熔融法制备而得,然后测试了样品的物理性质与光谱性质,并运用Judd-Ofelt理论和McCumber理论对相关光谱进行了相应的分析与讨论。第一,通过分析未掺杂玻璃样品的拉曼光谱,可知本论文所设计的新型铋酸盐玻璃体系是一种很适合用作稀土掺杂的基质材料。第二,Er³⁺掺杂的LSZB玻璃样品的荧光半高宽为78nm,在1535nm处的受激发射截面为 9.76 10^-21 cm²,两者的乘积达到了 761.28 10^-21 cm²s,这一数值对于光放大器是尤为重要的,表明掺铒的LSZB玻璃体系具有较好的增益放大性能,是一种应用于宽带放大器的理想基质材料。第三,分析了Tm³⁺离子掺杂的LSZB玻璃的吸收和发射光谱,在785nm激光器的泵浦下,在1.47mm附近观测到明显的荧光发射,且带宽约为112nm。最后,讨论了两种掺铒玻璃体系的上转换发光机制,发现其在549nm及659nm附近存在较强的上转换绿光和红光发射。综上所述,本论文研究的两种稀土掺杂的新型铋酸盐玻璃体系在光放大器、激光器和上转换器件等领域有着广阔的应用前景。