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近半个世纪以来,玻璃材料中掺杂一种或多种稀土离子已经得到非常广阔的应用,其特殊的性能在现阶段已经被广泛的应用于于各种的线性以及非线性的光学领域,比如在彩色显示、光存储、半导体白光照明、光学探测器等方面。Ho3+和Er3+因其具有特殊的能级结构,使其在可见区域和近红外区域都有着十分明显的特征发光。此外,Ho3+和Er3+还可与Yb3+共掺,从而得到较强的上传换发光。因此,近年来,Ho3+、Er3+和Yb3+受到研究学者的深入研究和讨论。在稀土 Ho3+和Er3+掺杂的材料中引入Yb3+离子可以实现对Ho3+和Er3+有效上转换作用,从而得到明亮的上转换发光,其中Ho3+可以得到有效的绿光和红光波段的增强,Er3+可以得到有效的绿光和红光的增强。这些增强效应都具有非常大的实用价值。氧化物玻璃因其较高的稀土溶解性和稳定的化学性质受到研究者的广泛关注,其中,在氧化物玻璃中铝锗酸盐玻璃具有相对较低的声子能量(约820 cm-1),其中较低的声子能量能够有效的减少稀土离子的非辐射跃迁,能大大提高稀土离子的发光效率。在锗酸盐玻璃体系中引入铝离子能够有效的增强玻璃的微观结构,使得玻璃内部能够形成较多的配位键,从而增强玻璃的物理性能。因此,铝锗酸盐玻璃拥有着良好的热力学学稳定性,出色的化学稳定性和更强的机械性能,这些优异的的性能不仅使得其应用范围广泛于氟化物玻璃,更是其在传统氧化物玻璃中也出类拔萃。所以在近年来的学者研究工作中,以锗酸盐为基体材料的稀土荧光材料的研究大大增加,但是大多数对于Ho3+和Er3+等稀土离子荧光的研究都是以传统的相对光谱的测量为主,相对光谱虽然在某些程度上也能衡量基体材料的光学特性,但是其缺点也是显而易见的,例如无法精确的确定材料的荧光光子的总量,无法对稀土掺杂发光材料的光学研究提供定量的光学参考,因此采用绝对光谱的表征来定量铝锗酸盐玻璃的荧光光子,具有非常大的理论和实际意义,能够比较全面的评估基体材料的光学性能以及其实际应用的潜力,为稀土掺杂光学材料的研究和发展提供新的思路和理论参考数据。本课题制备了 Ho3+/Yb3+和Er3+/Yb3+掺杂的适用于热离子交换制备光波导的锗酸盐玻璃(NMAG玻璃)。本工作取得具体成果如下:1.合成了 Ho3+/Yb3+掺杂的锗酸盐玻璃(NMAG)。并对Ho3+/Yb3+掺杂的NMAG进行了Judd-Ofelt计算和分析:求出的J-O参数分别为:Ω2=7.47×10-20ccm2,Ω4=2.58 × 10-20cm2和Ω6=1.07 × 10-20cm2,这些参数可以评估玻璃周围的结构性能以及配位、共价等情况。并将样品进行离子交换来制备平面光波导,并其折射率进行测量,通过Inverse Wentzel-Kramer-Brillouin(IWKB)法计算了扩散深度与折射率的变化关系,并采用高斯函数对其分布进行拟合,最终等到了样品的扩散系数。将激发玻璃样品的激光器波长定为975 nm,在激光的激发下样品发出了有效的上转换绿光和红光,测试其荧光绝对光谱功率分布并推导出了荧光光子数分布,并确定其量子产率的数量级。然后对Ho3+/Yb3+掺杂的NMAG玻璃进行了一系列的定量计算。在绝对光谱的层面上,以激光激发下的绝对参数的形式对Ho3+/Yb3+掺杂的铝锗酸盐玻璃进行表征。为稀土掺杂光学材料的研究和发展提供新的思路和理论参考数据。2.采用J-O理论对吸收光谱进行拟合分析Er3+/Yb3+掺杂的锗酸盐玻璃,得出Ω2=7.17× 10-20cm2,Ω=1.97× 1 0-20cm2和Ω6=8.49× 1 0-21 cm2。并将样品进行离子交换来制备平面光波导,并其折射率进行测量,通过Inverse Wentzel-Kramer-Brillouin(IWKB)法计算了扩散深度与折射率的变化关系,并采用高斯函数对其分布进行拟合,最终等到了样品的扩散系数。将激发玻璃样品的激光波长定为975 nm,在激光的激发下样品发出了有效的上转换绿光和红光,测试其荧光绝对光谱功率分布并推导出了荧光光子数分布,并对Er3+/Yb3+掺杂的NMAG玻璃进行了一系列的定量计算。绝对光谱的表征和上转换光子数的定量具有非常大的理论和实际意义,能够比较全面的评估基体材料的光学性能以及其实际应用的潜力。