稀土离子掺杂发光玻璃在激光、光学放大器、光通讯、储能和显示等光电领域有着广泛的应用。氧氟玻璃既具有氧化物玻璃的高机械强度、高化学稳定性和热稳定性等特点,又具有氟化物玻璃声子能低的优点,能有效地提高稀土离子的发光强度。本论文以Sm3+、Dy3+、Ce3+和Tb3+等稀土离子掺杂的SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟玻璃为研究对象,对其组成、制备工艺以及热处理对氧氟玻璃性能的影响进行研究,并对玻璃组成-结构-发光性能三者之间的相关性进行了探索。通过大量的实验工作,取得了一些创新性成果。研究了Sm3+、Dy3+、Ce3+和Tb3+等稀土离子掺杂SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟玻璃的结构、热稳定性和吸收/透光性能。结果表明,这些氧氟发光玻璃体系的结构主要是[SiO4]四面体和[Al04]四面体以顶角相连的方式构成基本网络骨架,Li+、Ca2+和稀土离子处于网络间隙,Al3+主要作为玻璃网络形成体以[Al04]形式参与网络构成,部分F-取代02-进入网络内部,而另一部分F-则位于网络间隙。玻璃的稳定因子均大于100,表明所制备的玻璃具有较好的热稳定性；玻璃的Hruby常数较高,表明它们具有-定的抗析晶能力。Sm3+、Dy3+离子单掺SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟玻璃在紫外-可见-近中红外区具有良好的吸收性能。Ce3+、Tb3+离子单掺／共掺SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟玻璃在可见光区具有良好的透光性能,且紫外吸收边较短,有利于发射光的透过。研究了热处理对SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟微晶玻璃结构与性能的影响。对基础玻璃进行了晶化处理,计算了玻璃的析晶活化能和晶化指数,并分析了其析晶机理。研究表明,晶化温度控制在670-690℃范围之内,保温时间为2h,可以获得理想的含CaF2单一晶相的透明微晶玻璃。在紫外光的激发下,相比较基础玻璃试样,微晶玻璃试样中的稀土离子可以发出更大强度的荧光。研究了Sm3+、Dy3+离子单掺SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟玻璃的荧光性能。在紫外光的激发下,Sm3+离子单掺SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟玻璃发射出强烈的橙色光,其发光强度随Sm3+离子掺杂浓度表现出先增大后减小的规律,最佳掺杂浓度为1.0m0l%。Sm3+离子的发光衰减时间为毫秒级,且随Sm3+离子掺杂浓度的增大而减小。Sm3+离子之间的能量转移机制主要为偶极-偶极相互作用。Dy3+离子单掺Si02-Al203-LiF-CaF2氧氟玻璃的蓝色发光4F9/2→6H15/2(482nm)强于黄色发光4F9/2→6H13/2(574nm),成为最强发射,从而提供了独特的更高效率的可供固体激光、光纤放大用的材料基质。Dy3+离子的发光强度随Dy3+的掺杂量表现出先增大后减小的规律,最佳掺杂浓度为0.5mol%。Dy3+离子的发光衰减时间为毫秒级,且随玻璃中Dy3+离子掺杂浓度的增大而减小。Dy3+离子之间的能量转移机制主要为偶极-偶极相互作用。研究了Ce3+、Tb3+单掺/共掺SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟玻璃的荧光性能。在紫外光的激发下,Ce3+离子单掺SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟玻璃发射出强烈的蓝紫光,发光中心位于385nm附近,其发光衰减时间为纳秒级。Tb3+离子单掺SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟玻璃主要表现为绿光发射5D4→7FJ(J=6-3)。其中,543nm附近5D4→7F5绿光发射的相对强度是其它发射峰的2.5倍以上。即使Tb3+离子浓度高达8.0mol%,也没有观察到浓度猝灭现象。说明玻璃基质为稀土离子提供了一个非常均匀的环境,稀土离子得到了相当均匀的分布,减少了稀土离子的非辐射驰豫,提高了其发光强度和荧光猝灭浓度,从而为高密度绿光激光和短光纤放大提供了优质材料。Ce3+/Tb3+离子共掺SiO2-Al2O3-LiF-CaF2氧氟玻璃主要表现为Tb3+离子的绿光发射(主峰位于543nm附近),体系中存在Ce3+→Tb3+的能量转移,导致Tb3+离子的发光强度达到了相同浓度Tb3+离子单掺玻璃样品的10倍以上且Tb3+离子的发光强度随着Ce3+离子浓度的增加表现出先增大后减小的规律。Ce3+-Tb3+离子间的共振能量转移主要表现为电偶极-电偶极的相互耦合作用机制。