在过去的几十年，中红外2~3μm波段激光因在遥感通信、环境监测、生物医学和军事领域有着广泛的应用成为了研究的热点。增益介质是激光技术发展的核心，其中玻璃光纤以其优异的性能一直受到学术领域和工业领域的广泛研究。玻璃光纤主要由稀土离子以及玻璃基质构成。目前用于2~3μm波段发光的稀土离子主要有Tm3+(1.8μm)、Ho3+(2.0μm, 2.9μm)、Er3+(2.7μm)和Dy3+(2.9μm)离子等。玻璃基质的选取与稀土离子具有同样的重要性。一种合适的2~3μm光纤激光的玻璃基质有三个基本要求：高的玻璃稳定性、增益能力和机械强度。硅锗酸盐玻璃结合了硅酸盐和锗酸盐玻璃两者的优点(高折射率、较好的热稳性、较低的声子能量和较高的稀土离子溶解度)，是一种潜在的中红外2~3μm发光波段的玻璃基质。本文的研究目的是探索一种理想的硅锗酸盐玻璃，为今后2~3μm激光的应用提供一种合适的激光材料。　　第一章简要的论述了激光的概念、用于中红外波段发光的稀土离子及基质玻璃的研究进展，最后展现了本论文的研究内容及目标。　　第二章展现了硅锗酸盐玻璃的制备方法、性能测试及光谱参数的理论计算。　　第 三 章 通 过 高 温 熔 融 法 制 备 了 硅 锗 酸 盐 35SiO2-35GeO2-20 Ga2O3-5BaO-5Li2O(SGGB) 和 对 比 样 品 硅 酸 盐55SiO2-5Al2O3-20CaO-20Na2O(SCN)及锗酸盐 75GeO2-5Ga2O3-20BaO(BGG)玻璃。分析了SCN、BGG和SGGB的物化性能和结构，发现SGGB具有较好热学性能、适中的声子能量和较高的稀土离子溶解度。首先研究了Tm3+离子单掺SCN、BGG和SGGB的2μm荧光性能，利用吸收光谱和Judd-Ofelt学说计算得到在SGGB中Tm3+: 3F4→3H6跃迁的自发辐射跃迁几率为308.09s-1，几乎是SCN中的跃迁几率(157.53s-1)的两倍。根据荧光光谱图，发现SGGB中Tm3+离子2μm荧光强度与BGG相接近是SCN的2倍。通过计算，SGGB中的2μm发射截面和增益系数分别为7.08×10-21 cm2和3.03cm-1 ，大于SCN中的发射截面(4.67 ×10-21 cm2)和增益系数(2.41cm-1)。其次，探索了Ce3+离子对Ho3+/Yb3+共掺硅锗酸盐SGGB2μm发光的影响，制备了不同Ce3+离子浓度的Ho3+/Yb3+/Ce3+三掺SGGB。在980nm LD泵浦下，当掺杂0.1mol%Ce3+离子时，Ho3+离子2μm荧光达到最大，其发射截面和增益系数分别为4.43 ×10-21cm2和1.9cm-1。同时，根据所测试的光谱图和荧光衰减寿命，分析了Ho3+、Yb3+和Ce3+离子间能量转移机理。此外，通过 Forster 和Dexter 能量传递及相关公式计算得到了当掺杂0.1mol%Ce3+离子时，从施主到受主(Yb3+: 2F5/2→Ho3+:5I6)的微观能量转移系数由5.50×10-40cm-6/s 提高到了 7.54×10-40cm-6/s。结果表明， Ce3+离子对 Yb3+:2F5/2→Ho3+:5I6能级之间的能量转移有积极作用。　　第四章研究了Ho3+/Yb3+共掺硅锗酸盐SGGB的3μm发光及Sm3+离子对其3μm发光的影响。首先对Ho3+/Yb3+共掺硅锗酸盐进行研究，利用吸收光谱和Judd-Ofelt学说计算得到Ho3+离子 5I6→5I7自发辐射跃迁几率是30.27s-1 ，在2.85μm处的荧光寿命和发射截面分别为283μs和8.05×10-21cm2。其次，研究了Sm3+离子对Ho3+/Yb3+共掺硅锗酸盐SGGB3μm发光的影响，制备了不同Sm3+离子浓度的Ho3+/Yb3+/Sm3+三掺SGGB，并进行了光谱性质分析。当Sm2O3掺杂浓度为0.3mol%时，Ho3+离子2.85μm荧光强度最大，2.85μm处的最大发射截面和增益系数分别为14.9 ×10-21cm2和6.68cm-1。同时测试Ho3+离子5I7的荧光寿命，发现随着Sm3+加入，Ho3+离子 5I7能级寿命急剧减小，从而有效的减弱了Ho3+离子 5I6→5I7能级跃迁的自抑制效应，增强了Ho3+离子的2.85μm发光。同时，根据测试的光谱和衰减曲线，分析了Ho3+、Yb3+和Sm3+之间的转移机理。此外，当Sm2O3掺杂浓度为0.3mol%时，Ho3+离子 5I7与Sm3+离子 6H13/2间的能量转移效率高达65.1%，有利于Ho3+离子2.85μm发光的增强。　　最后一章是本论文的结论部分，概括了全文的实验研究结果，同时指出了本研究课题的不足及需要进一步研究之处。