2～5μm中红外波段荧光激光在多个领域具有重要的应用,如遥感技术、环境监测、激光医疗手术等,因而在近几年获得研究者的广泛关注。微晶玻璃兼具了玻璃和晶体的优点,稀土离子掺杂碲铋酸盐微晶玻璃综合了其在玻璃和纳米晶材料中材料的优点,既能有玻璃易制备、机械性能好、易拉制成光纤的性质,又兼具了其在纳米晶中优越的光学性能。突破了传统材料的束缚,为新型中红外荧光激光材料开辟了新的研究方向。本文研究了Er³⁺掺杂碲酸盐微晶玻璃材料的制备方法,及Er³⁺在该基质材料中的2.7μm波段中红外激光的发光性能。本文选择了TeO₂-Nb₂O₅-Bi₂O₃玻璃系统作为基质玻璃来制备Er³⁺掺杂的碲酸盐微晶玻璃。研究内容具体可分为以下几个方面:1.应用热力学方法推导了TeO₂-Bi₂O₃-Nb₂O₅玻璃系统的形成区的共熔区及分相区,并用实验方法对计算出的玻璃形成区进行了验证,理论成玻区与实验成玻区重叠程度较大,得到了较为可靠完善的TeO₂-Bi₂O₃-Nb₂O₅玻璃系统的形成区。这表明采用热力学方法预测碲酸盐体系的低共熔点以及三元碲酸盐玻璃体系的成玻区是可行的。并分析了用热力学预测玻璃形成区误差的原因。2.通过非等温条件的DSC差热分析,对不同浓度稀土Er³⁺掺杂TeO₂-Bi₂O₃-Nb₂O₅玻璃系统进行了析晶动力学的研究,探究了该玻璃中晶体的成核和生长过程,研究结果表明,Bi_3.20Te_0.80O_6.40晶体为三维生长方式且该微晶玻璃的成核以及生长过程为扩散机制,属于扩散控制性为主的析晶行为。采用两步热处理的方法制备了含有不同稀土离子Er³⁺掺杂浓度的透明碲铋酸盐微晶玻璃,X射线衍射和透射电镜的结果证明了Bi_3.20Te_0.80O_6.40纳米晶在基质玻璃中形成,且Er³⁺部分进入到了微晶结构中。表明Bi_3.20Te_0.80O_6.40晶体是呈三维生长方式且该微晶微晶玻璃的成核以及生长过程为扩散机制的结论属于扩散控制性的析晶行为。3.通过荧光发光光谱测试研究了Er³⁺在纳米晶中的中红外发光性质,深入讨论热处理以及稀土离子掺杂浓度对发光性能的影响。随着结晶度的增加,碲铋酸盐微晶玻璃中的Er³⁺:2.7μm的荧光强度有明显增强,上转换发光和近红外发光也有所增强,以及⁴I_11/2和⁴I_13/2能级的荧光寿命也呈增加趋势。稀土离子Er³⁺的掺杂浓度对微晶玻璃的发光性能有很明显的影响,随着碲铋酸盐微晶玻璃中Er³⁺浓度的升高,该微晶玻璃体系的发光强度先升高,后降低,这是因为稀土掺杂浓度过高导致了荧光猝灭现象。