激光是20世纪以来,继计算机和半导体之后人类的一重大发明,被称为“最快的刀”和“最准的尺”,其中红外波段激光在通信、遥感、军事、医疗等领域有重要应用,因此受到研究人员的广泛关注。光纤固体激光器是获得激光的重要手段,与液体和气体激光器相比,具有结构紧凑且灵活可调、激光质量高和功率变化范围广等优点。光纤固体激光器中常以稀土离子掺杂氟化物、硅酸盐及重金属氧化物玻璃（锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃）等作为介质材料。能够产生红外发光的稀土离子主要有Er3+、Ho3+、Dy3+、Tm3+离子,其中Er3+离子是研究最广泛、最成熟的稀土离子,因其具有较为复杂的能级结构而广泛探究其高浓度掺杂能力。与Er3+离子相比Ho3+离子没有适用的泵浦源,需要其他离子进行敏化,Yb3+离子可以被980 nm激光器有效泵浦且能级结构简单,是作为敏化离子进行掺杂的最优选择,Yb3+离子可以将吸收的泵浦能量有效传递给Ho3+离子实现激光发射。氟化物玻璃因具有较低的声子能量可以有效减少多声子弛豫过程的影响而用于获得红外激光,但是其物化性能和机械性能较差,使其常难以实现光纤拉制,即玻璃基质的发光表现和物化性能是相悖的。本文中采取硅锗玻璃作为研究对象,以此获得具有较低声子能量和较高物化性能的玻璃基质,从而获得具有较优发光表现和物化性能的材料。另外,通过研究发现玻璃微观网络结构对激光表现具有较多的影响,因此引入修饰体对硅锗玻璃进行掺杂而调控微观网络结构被考虑获得优异光学性能的重要手段。本课题通过氧化物、氯化物和氟化物的修饰探求具有优异光学特性的新型硅锗玻璃。与此同时为获得高增益光学性能对硅锗玻璃的高浓度掺杂水平进行探究,以实现高性能、高增益红外激光输出。在此基础上对稀土离子间的能量转移及敏化作用进行探索。从而为红外高增益激光材料领域提供新的方法。本论文共分为五章。论文第一章概述了发光玻璃基质材料、稀土元素及玻璃结构与性能的关系。最后提出本课题,阐述本课题的研究目的和研究内容。论文第二章介绍了本课题中所有玻璃样品的制备方法、具体试验操作、各性能测试手段及表征方法、光谱学理论及计算、分析方法等。论文第三章研究了在Ho3+-Yb3+离子掺杂硅锗玻璃体系中引入Zn O、Zn Cl2和Zn F2作为修饰体后玻璃网络结构及光谱特性变化情况的研究。分别以0.25 mol.%为间隔制备玻璃样品进行探究。通过测试我们发现对于三种修饰体掺杂的玻璃样品来说,热学性能均保持稳定。首先对Zn O修饰的Ho3+-Yb3+掺杂硅锗玻璃进行研究,对玻璃样品进行物化性能、结构和光谱性能测试并分析后,得到当Zn O掺杂量为5 mol.%时,受Zn掺杂量的影响玻璃样品具有最致密的玻璃网络结构,此时的玻璃结构最有利于Ho3+离子的红外发光。换句话说,Zn的引入使玻璃样品的结构变得致密且有利于获得更优的光学表现。在此基础上,对Zn Cl2修饰的Ho3+-Yb3+掺杂硅锗玻璃的测试结果进行分析,发现该组样品同样具有很好的光学透明表现,仍旧是掺杂量为5 mol.%时获得最致密的玻璃网络和最优的发光表现,说明Cl-的引入对于该硅锗玻璃来说并没有明显的增强发光和修整网络结构的作用。最后,在Ho3+-Yb3+掺杂硅锗玻璃中引入Zn F2进行修饰,对其进行系列测试及计算。众所周知,氟化物玻璃具有较低的声子能量是受氟的影响,因此对该玻璃体系中引入F后声子能量、光谱特性的变化进行探究。研究结果表明,在Zn的作用下玻璃样品获得致密的网络结构,在此基础上,引入氟使玻璃基质的声子能量降低,有效增强红外波段的发光表现。使得当Zn F2掺杂量超过5 mol.%后光学性能仍旧增强,当掺杂浓度达到10 mol.%时在各发光波段均获得最好的荧光表现。对比三类玻璃样品,当掺杂修饰体含量同为5 mol.%时,玻璃样品的发光表现由强到弱依次为Zn F2、Zn Cl2、Zn O,也就是引入卤化物是玻璃样品实现优异激光表现的一种有效手段。因此在Zn和F的共同作用下,我们获得了一种利于发光的低声子能量、高致密度的玻璃样品。论文第四章主要研究在有无Lu2O3的硅锗玻璃中不发生浓度猝灭情况下Er3+离子的最大掺杂浓度,同时根据能级图对产生浓度猝灭的原因进行分析。对玻璃样品进行制备、测试及计算。实现有益于在短腔光纤条件下获得高增益红外激光发射的稀土离子高浓度掺杂硅锗玻璃。通过引入Lu2O3使玻璃网络中桥氧与非桥氧键的含量发生变化而获得更加灵活的玻璃网络结构。对吸收光谱进行比较发现该灵活的网络结构使稀土离子饱和吸收浓度增强,说明引入的稀土离子能够获得足够多的用于发光的泵浦能量。玻璃网络结构越灵活,越由利于Er3+离子的均匀分散,即不发生团聚现象以获得优异的发光表现。由能级图进行分析得知浓度猝灭是由于稀土离子间距减小,同种离子的能级相互靠近而有不必要的能量转移过程发生使能量损失而削弱发光。在玻璃基质中掺杂Lu2O3作为修饰体可以使稀土离子均匀分散在玻璃网络中,降低浓度猝灭效应的影响。最后一章是本论文的结论部分,概述了全文的实验研究结果,同时指出了本课题的不足之处和需要完善的部分。