铋掺杂激光材料具有波长范围从1000-1700 nm,甚至到2000 nm的超宽带近红外发光,对开发新型光纤激光器与光放大器至关重要,铋掺杂玻璃光纤以及光纤激光器的成功研制充分证明了这一点。目前该研究领域亟待解决的问题有:(1)铋近红外发光的机理,(2)目前报道的铋掺杂光纤的铋掺杂浓度极低,增益低。为了发展铋掺杂高性能光纤激光器与光放大器,这些问题必须解决。本论文致力于解决这些关键的科学问题,获得结果如下:1、为了研究铋近红外发光机理,合成了铋掺杂晶体(Ba2B5O9Cl:Bi与Ca Al12O19:Bi),发现近红外发光中心在还原气氛下产生,在氧化气氛下湮灭,通过原位还原技术,可实现Bi3+→Bi2+→Bi+→Bi0的连续转化;获得Bi+与Bi0离子发光模型直接的光谱证据,发现了近红外以及红光发射铋掺杂晶体。2、多组分玻璃中可实现铋高浓度掺杂,但目前铋掺杂多组分玻璃在软化点处理后均易分相,析晶,失透并且发光大幅降低甚至消失。在本论文中,我们发明了热稳定性良好的铋掺杂多组分激光玻璃,从玻璃组分与熔制工艺等多方面对激光玻璃进行了优化,突破了大块铋玻璃熔制难题,制得了铋掺杂大块锗酸盐激光玻璃。光衰实验表明,第一次循环变温玻璃有6%的发光损耗,随后的多次循环变温样品无明显光衰。3、利用发明的铋掺杂锗酸盐玻璃,使用管棒法初步制得了铋光纤,纤芯直径约10μm,包层直径约125μm,数值孔径0.3,在1310 nm处传输损耗为9.05 d B/m,发光与块状玻璃相同。