稀土元素具有丰富的能级,较多的能级跃迁途径和较长的荧光寿命等优点,因此可以作为媒介实现光子波长的转换,以此得到不同波长和不同能量的光子,在许多方面都具有潜在的应用前景,如太阳能电池、激光器、白光LED、光纤放大器和生物荧光探针等领域。对稀土离子的光学性能及相关基质材料进行研究,早已成为各国的重要课题,在此背景下,本论文结合实际应用需求与尚待解决的问题,有针对性地对应用于太阳能电池和光纤放大器上的稀土光学玻璃进行系统研究,具体包括以下四部分:1.基于Tb³⁺/Yb³⁺离子间能量传递的光谱下转换对于硅基太阳能电池（c-Si）来说,其禁带宽度为1.12eV,所对应波长约为1100nm,由于对近紫外至蓝光区域的光响应较低,因此我们想利用Tb³⁺/Yb³⁺双离子的光谱下转换（Down-Conversion,简称DC）特性,将近紫外至蓝光区域的光谱转换为近红外光,提高c-Si的光电响应。我们采用熔融淬火的方法制备了Tb³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃,并对稀土离子间的能量传递进行分析。实验结果表明,在486nm连续激光器的激发下,存在Tb³⁺离子向Yb³⁺离子的能量传递,即实现了光谱下转换。此外,我们将稀土玻璃与硅基太阳能电池组装成光谱下转换器件,通过伏安特性（I-V）测试,结果表明,相比于基质玻璃器件,0.5mol%Tb³⁺与0.5mol%Yb³⁺共掺玻璃器件的光电转换效率提高了0.34%。2.基于Tb³⁺/Eu³⁺离子间能量传递的光谱下转移对于非晶硅太阳能电池（a-Si）来说,禁带宽度为1.75eV,所对应波长为708nm,由于对近紫外区域（300-400nm）的光响应较低,因此本研究中,根据Tb³⁺与Eu³⁺离子在近紫外区域具有宽带吸收的特性,利用光谱下转移（Down-Shifting）制备出Tb³⁺/Eu³⁺共掺磷酸盐玻璃,并探究其发光性能。实验结果表明,Tb³⁺/Eu³⁺在500-700nm范围内存在荧光发射。此外可以证明Tb³⁺/Eu³⁺离子间存在能量传递,传递机制为交叉弛豫。3.基于Pr³⁺/Er³⁺离子间的能量传递及近红外宽带荧光在光纤通信领域,波分复用技术的发展对光纤放大器带宽提出了更高的要求,而过去所采用的掺Er光纤放大器（Erbium-doped fiber amplifier,简称EDFA）由于带宽仅为70nm(（1530-1600nm）,显然难以满足日益发展的通信需求。为此,我们制备了Pr³⁺/Er³⁺掺杂磷酸盐玻璃,并研究其近红外发光特性。在483nm氙灯光源激发下,探测到1300-1640nm范围有较宽的荧光发射,半高宽约160nm。在此基础上,探讨了Pr³⁺/Er³⁺离子间的能量传递机制。4.基于Co²⁺离子的近红外超宽带增益谱为探究Co²⁺的近红外增益谱,我们以玻璃陶瓷光纤为基体,建立准三能级系统模型,并运用速率和功率传输方程对其分析研究。结果表明,模拟使用1200nm激光器泵浦,在1200-2000nm范围内获得了超宽增益谱,在全波段光纤放大器上有广阔的应用前景。