大数据、云计算、物联网等新一代信息技术的迅猛发展,对光纤通讯领域中的数据传输容量提出了更高要求。数据传输容量取决于光纤放大器的增益带宽,开发新型超宽带光纤放大器已成为光纤通讯技术进一步发展和完善的关键。为此,研制新型超宽带近红外发光增益材料具有重大意义。碲掺杂玻璃具有900～1500 nm超宽带近红外发光,在宽带光纤放大器、可调谐光纤激光器及红外光源等领域具有潜在应用。但是,目前该研究领域仍存在以下问题:（1）碲近红外发光中心难以稳定,发光玻璃基质有限,制备条件苛刻;（2）碲近红外发光机理不明;（3）与稀土掺杂增益玻璃材料相比,碲掺杂玻璃发光效率低;（4）碲掺杂玻璃近红外发光可调性差,光谱覆盖范围有限;（5）碲掺杂玻璃缺乏应用研究。本文针对上述问题,系统设计、制备了碲掺杂锗酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐激光玻璃,并研究了其光学性能。本文取得的研究成果如下:（1）发现一系列可见-近红外发光的碲团簇掺杂玻璃,突破玻璃基质限制。通过设计玻璃组分,调整玻璃结构,以及改变玻璃熔制条件,制备了一系列未曾报道发光的碲掺杂锗酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐激光玻璃。例如纯氧化锗玻璃作为掺杂碲的基质时,未出现发光现象,当加入玻璃网络中间体Al2O3时,实现了覆盖600～1500 nm的可见-近红外发光,发光峰位于855 nm。同时,可以被商用808 nm激光激发产生1160 nm发光。另外,在大气环境下熔制的碲掺杂硼酸盐玻璃,未见碲的近红外发光,而在还原气氛熔制条件下,碲掺杂硼酸盐玻璃中产生覆盖800～1500 nm,半高宽大于240 nm的近红外发光。碲团簇近红外发光的出现,为新型超宽带近红外发光材料的研制提供基础。（2）揭示碲近红外发光机理,基于密度泛函理论的第一性原理（DFT）计算预测碲团簇发光潜能。构建碲团簇结构模型,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算一系列不同构型的碲团簇形成能与电子结构特性。根据投影态密度（PDOS）计算结果,碲团簇具有紫外到近红外宽范围可调的发光,这为后续解释碲团簇发光机理,设计碲团簇掺杂材料,提高其发光性能等提供理论基础。（3）提高了碲团簇掺杂玻璃近红外发光效率。通过研究分析碲近红外发光与玻璃组分、结构之间的关系,提出了三种碲团簇近红外发光增强方案:a)选择合适种类和含量的玻璃网络中间体,一方面,增加玻璃网络聚合度和由玻璃环状结构单元组成的拓扑笼尺寸,稳定碲团簇发光中心,增强其发光效率;另一方面,玻璃网络中间体有效分散发光中心,减弱发光中心相互作用产生的非辐射跃迁,进一步增强碲团簇近红外发光;b)优化玻璃网络外体含量,调整拓扑笼结构,有效分散和稳定发光中心D2h-Te4,增强碲近红外发光;c)寻求合适的Te O2掺杂浓度,形成均匀分散的碲团簇发光中心,实现其高效发光。（4）实现了碲团簇掺杂玻璃的大范围可调谐发光。玻璃网络外体种类和含量调控,为碲掺杂玻璃实现可调谐宽带发光提供了条件。首先,引入不同种类的玻璃网络外体（Li2O,Na2O,K2O,Mg O,Ca O,Sr O,Ba O）,调控碲掺杂锗酸盐玻璃拓扑笼,稳定不同构型的碲团簇,实现碲掺杂多组分玻璃发光覆盖600～1500 nm且大范围可调。然后,随着碱金属K2O浓度的增加,玻璃结构解聚或缺陷（OV?）减少,玻璃基质氧化性增强,促进高价态发光中心D2h-Te4+或D2h-Te43+形成,有效的提高碲近红外发光效率及拓宽发光范围。总之,通过调控玻璃中碱金属含量或碱土金属种类,能够有效地控制碲团簇构型或价态,实现碲团簇发光大范围可调。（5）结合碲团簇发光性能研究,选择最佳碲团簇掺杂玻璃组分,研究其在玻璃光纤及红外光源的潜在应用。a)玻璃光纤潜在应用:针对磷酸盐玻璃发光材料热猝灭和热衰减严重阻碍了磷酸盐激光玻璃实际应用的问题,研究不同热处理温度以及热循环对碲掺杂磷酸盐激光玻璃发光影响,发现碲近红外发光对温度具有反常依赖关系,这将有利于避免玻璃在退火和光纤拉制过程中热猝灭的产生。同时,通过调控玻璃结构,实现了低聚合度玻璃结构样品零光衰性能。基于上述优异的光学性能,成功拉制了碲团簇掺杂磷酸盐玻璃光纤。这些结果说明碲掺杂磷酸盐激光玻璃在光学器件应用方面具有很大的潜力;b)红外光源的潜在应用:碲团簇掺杂硅酸盐玻璃与商用蓝光460 nm LED芯片组装,改变电流大小,增加蓝光激发光源功率,当芯片电流为400 m A时,在700～1100 nm波长范围内辐射通量达到2.2 m W。碲团簇掺杂玻璃有望作为红外光源应用于食品加工工业和人体生物组织的实时和非破坏性近红外光谱测量。