输出波长为2 μm的激光器由于在光通讯、医疗、军事等领域的广阔用途而引起了广泛的关注。到目前为止,国内外对2 μm发光的基质玻璃材料的研究非常多,其中包括石英玻璃、硅酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、氟化物玻璃等。为了进一步提高玻璃材料的增益,寻找一种综合性能良好的玻璃基质非常关键。氟磷酸盐玻璃结合了磷酸盐玻璃和氟化物玻璃的优点,在氟化物玻璃中加入适量的磷酸盐可以提高玻璃的粘性、化学稳定性、热稳定性,同时声子能量较低,保留了氟化物玻璃良好的光谱性能且成本相对低廉,是一种比较理想的可以实现高增益输出的理想材料。本文制备了一种具有大发射截面和长荧光寿命的Tm3+掺杂的氟磷酸盐玻璃;通过掺杂不同浓度梯度的Tm3+来探究符合该体系的最佳掺杂浓度;通过改变偏磷酸钡的含量探究了偏磷酸盐含量变化对掺铥氟磷酸盐玻璃光学性能的影响,获得了具有高增益系数的氟磷酸盐玻璃;通过改变碱金属、碱土金属氟化物的种类探究了这一系列变化对光学性能的影响;通过引入重金属氧化物提高了该系列玻璃的发射截面。全文的主要内容如下:本论文包括五章:前两章分别是文献综述和实验表征的基础理论。在第一章中,论文综述了2 μm发光的稀土离子掺杂玻璃材料的研究现状,概述了2 μm发光的稀土离子及基质材料的特点及研究进展,进而提出本论文的研究思路。论文的第二章介绍了氟磷酸盐玻璃样品的制备、测试及计算的一些基础理论。在第三章中,确定了氟磷酸盐玻璃的组分,通过改变TmTm3+离子掺杂浓度,制备了一系列氟磷酸盐玻璃,研究了玻璃的荧光特性。通过研究发现本论文设计的链掺杂氟磷酸盐玻璃具有较高的稀土离子溶解度,当稀土离子掺杂浓度达到2 mol%时,仍没有出现荧光淬灭现象,但是当掺杂浓度达到2 mol%时玻璃严重析晶,最终确定1.5 mol%为该系列玻璃样品的最佳掺杂浓度。接着,设计并制备了不同Ba(P03)2含量的氟磷酸盐玻璃。通过研究一系列不同Ba(P03)2含量的氟磷酸盐玻璃,探究掺铥氟磷酸盐玻璃的物理、热学及光学性能。研究表明含20%Ba(P03)2的氟磷酸盐玻璃FP20具有良好的热稳定性(AT=146℃)、最小的OH-吸收系数(αOH=0.36 cm-1)、最长的荧光寿命(τ=0.406 ms)及最大的增益系数(σem×τm=3.045×10-21 cm2×ms)。因此选择了 FP20组分作为后续研究的基础。接着,在第四章中研究了碱金属、碱土金属氟化物种类变化及重金属氧化物的引入对其光学性能的影响。结果表明在碱金属氟化物的选择上,NaF的引入会降低玻璃的热稳定性和增益系数,但会使得玻璃的发射截面略微增加。相比之下,LiF的综合性能更好,引入重金属氧化物TeO2会增加玻璃的发射截面,使玻璃的发射截面达到1.599×10-26 m2。在玻璃体系中引入MgF2有助于提升玻璃的增益系数,而CaF2及SrF2的引入会降低玻璃的荧光寿命或发射截面,进而降低玻璃的增益系数。通过对结构的不断探究,制备出铥掺杂的高增益氟磷酸盐玻璃,为2 μm光纤激光领域提供新的基质选择。第五章是本论文的结论部分,总结了全文的实验及其结果,指出了论文中存在的不足以及对未来的展望。