铋酸盐玻璃是一种重金属氧化物玻璃，它以Bi2O3为主要的网络形成体，具有高折射率，高非线性折射率，优良的透红外性能，较低的熔化温度和玻璃转变温度，以及无毒性等优点。此外，铋酸盐玻璃还具有快的光响应速度，这些优势都使其在线性和非线性光学领域有着广泛的应用前景。另外，铋酸盐玻璃体系具有很低的声子能量，可以有效降低玻璃中稀土离子激发态的非辐射弛豫跃迁，而较高的折射率则有助于获得较强的辐射跃迁几率和受激发射截面。因此，铋酸盐玻璃还是一种优良的稀土离子发光介质。　　掺铒光纤放大器(EDFA)的出现极大地促进了全球光纤通信网络的发展，但是工作在C波段的常规的EDFA平均带宽为1530～1565nm，只有35nm，制约了传输波长的信道数。随着因特网和多媒体信息的发展，人们对更多信道数和更宽的带宽提出了要求，因此研究可以在多波段工作的近红外宽带发光材料具有重要的意义。　　2～3μm中红外波段激光位于大气传输窗口内，与许多重要分子的特征谱线重叠，在光通信、医疗、环保和军事等领域有着广泛的应用。作为中红外激光输出的稀土离子掺杂介质对激光性能有着重要的影响。本论文重点研究了铋硅玻璃和铋酸盐玻璃中2～3μm发光稀土离子的光谱性质，对基质玻璃成分和稀土离子浓度进行了探索和优化。结果表明稀土离子掺杂的铋酸盐玻璃中红外发光性能优异，有望成为2～3μm激光输出的材料。　　本论文共包含七章:前两章分别为文献综述和实验方法及理论基础，第三、四、五、六章为论文的核心内容，第七章为结论。　　文献综述部分介绍了国内外铋酸盐玻璃的结构和物化性质的研究状况，综述了近红外宽带发光、2～3μm稀土离子掺杂玻璃材料的研究进展。提出了本文的研究思路和内容。　　第二章介绍了铋酸盐玻璃样品的制备方法、性质测试、光谱理论计算和分析方法。　　第三章系统研究了Bi2O3-B2O3-TeO2(BBT)玻璃的形成区(B2O3≦40mol％)，在BBT玻璃中，随着B12O3含量的增加，玻璃的密度和折射率逐渐增加。紫外透过截止边和红外透过截止边向长波方向移动。直接允许跃迁和间接允许跃迁带隙逐渐减小。通过光碱度理论分析了发生这种变化的原因。玻璃样品Raman和XPS光谱的分析表明:在Bi2O3含量增加过程中，碲氧多面体由[TeO4]双三角锥向[TeO3]三角锥的转变，硼氧多面体由[BO3]三角体向[BO4]四面体的转变。XPS光谱表明Bi5+可能存在于玻璃体系中。　　第四章研究了Er3+/Tm3+共掺60Bi2O3-20SiO2-20Ga2O3(BSG)玻璃和60Bi2O3-20B2O3-20Ga2O3(BBG)玻璃的近红外宽带发光特性。当BSG玻璃中Er2O3和Tm2O3的含量分别为0.2wt％和1.0wt％时，获得了覆盖S+C+L波段、荧光半高宽为165nm的宽带荧光。研究了温度对宽带荧光强度和荧光寿命的影响。对比相同稀土离子浓度中BSG和BBG玻璃宽带发光的不同，研究了声子能量对近红外宽带发光的影响。　　第五章研究了Bi2O3-SiO2-TiO2-Na2O-Li2O铋硅玻璃中Tm3+离子的1.8μm发光特性。基质玻璃具有优良的抗析晶性能和红外透过能力。相比于传统的硅酸盐玻璃，声子能量较低的铋硅玻璃中1.8μm的自发辐射几率和荧光寿命都得到了很大的提高。研究了Tm3+/Yb3+共掺Bi2O3-GeO2-Na2O玻璃吸收光谱和荧光光谱，当Tm2O3和Yb2O3的浓度分别为0.4cat％和3.2cat％时，1.8μm荧光强度达到最大，受激发射截面为7.7×10-21 cm2，Yb3+离子向Tm3+离子的能量传递效率为89％。　　第六章以BiO3-GeO2-Na2O玻璃为基础，Er3+离子为激活离子，研究了铋酸盐玻璃中2.7μm发光特性和光谱性质。980nmLD泵浦下，获得了2.7μm发光，受激发射截面为6.61×10-21cm2。研究了Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃，通过试验确定了获得最强2.7μm发光的Er3+和Yb3+的浓度分别为0.5cat％和3.5cat％。Yb3+向Er3+的能量传递系数为7.32×10-40 cm6/s。表明Yb3+离子的引入对Er3+的2.7μm发光起到了敏化作用。研究了Er3+/Nd3+共掺铋酸盐玻璃的光谱性质，发现在808nm泵浦下，Nd3+离子不但可以增强2.7μm发光上能级的粒子数，而且能够减小2.7μm发光下能级的粒子数。研究了808nm和980nm泵浦下的Er3+/Tnr3+共掺铋酸盐玻璃的光谱性质，在980nm泵浦下，Tm3+离子的引入增强了Er3+离子的红绿上转换发光和2.7μm发光，在2713nm处的峰值发射截面达到了11.0×10-21cm2。