2-3μm中红外波段的激光在激光雷达、环境监测、激光医疗及光通信等领域具有广泛的应用,具有2-3μm高效发射的激光材料是中红外光纤激光器的核心与基础。目前的中红外波段发光材料主要集中在晶体、硅酸盐玻璃、氟化物玻璃和重金属氧化物玻璃中。其中锗酸盐玻璃具有物化性能好、机械性能好、热稳定性好及红外透过范围宽等优点,是一种适宜的激光玻璃材料,在超短脉冲激光器等方面具有良好的发展前景。本论文的主要目的是研究稀土离子掺杂锗基重金属氧化物玻璃的中红外发光特性,为获得优异的中红外激光玻璃增益介质提供理论基础和实验基础。论文主要包括六个部分:论文第一章为文献综述部分。主要介绍了中红外激光的产生原理,对相关稀土离子进行了概述,然后介绍了应用于中红外波段的几种玻璃基质,最后提出了本文的研究内容。论文第二章为实验及理论计算部分。主要介绍了锗酸盐玻璃样品的制备、性能测试、光谱理论参数的计算及分析等。论文第三章主要是制备及研究两种体系的锗酸盐玻璃。分析了两种锗酸盐玻璃的物化性能及热稳定性能。数据结果表明两种玻璃体系均具有良好的热学性能。论文第四章主要研究了稀土离子掺杂锗酸盐玻璃的中红外光谱特性。以64GeO₂-9Ga₂O₃-10BaF₂-10LiF-7Y₂O₃为玻璃基质,首先研究了Dy³⁺/Yb³⁺共掺锗酸盐玻璃的².9μm的发光特性,通过测试的吸收光谱及J-O理论计算得到Dy³⁺离子的自发辐射跃迁几率为63.94s^-1。在共掺玻璃样品中².9μm的荧光强度并没有随着Dy³⁺离子浓度的增加而增加,说明玻璃内部发生了荧光猝灭。具有最大荧光强度的玻璃样品的荧光半高宽达322nm,最大发射截面为6.0×10^-21cm²,且通过增益光谱表明所制备的玻璃具有良好的增益性能。Yb³⁺离子的发射截面与Dy³⁺离子的吸收截面有重叠,说明了两离子之间具有能量转移,最后通过能级图阐述了相关的能量转移过程。之后研究了Er³⁺/Yb³⁺共掺锗酸盐玻璃的².7μm的发光特性,通过J-O理论计算得到Er³⁺离子的自发辐射跃迁几率为34.84s^-1。与Er³⁺离子单掺的荧光强度相比,Er³⁺/Yb³⁺共掺样品的荧光强度有明显的增加,且共掺样品中的荧光强度与Yb³⁺离子的掺杂浓度成正比关系,说明了玻璃内部并没有发生荧光猝灭。Er³⁺离子的最大发射截面为2.7×10^-21cm²且具有良好的增益性能。最后通过Er³⁺和Yb³⁺的能级图讨论了Er-Yb之间的能量转移机理。论文第五章主要研究了稀土离子掺杂锗碲酸盐玻璃的中红外光谱特性,以70GeO₂-10TeO₂-10K₂O-5Nb₂O₅-5La₂O₃为玻璃基质,首先研究了Tm³⁺/Ho³⁺共掺锗碲酸盐玻璃的²μm的发光特性,通过J-O理论分析得到Tm³⁺离子的自发辐射跃迁几率为333.13s^-1;Ho³⁺离子的自发辐射跃迁几率为70.81s^-1。掺杂1mol%Tm³⁺和0.1mol%Ho³⁺离子的共掺样品具有最大的荧光半高宽（373nm）,且整体的荧光比较平缓,很好的平衡了Tm³⁺:¹.85μm发光和Ho³⁺:²μm发光,满足宽带发光的要求。对应Tm³⁺:³F₄→³H₆和Ho³⁺:⁵I₇→⁵I₈的最大发射截面分别为7.1×10^-21cm²、1.4×10^-21cm²。通过能级图定性地分析能量转移机理,并通过计算能量转移微观参数定量地分析Tm-Ho之间的能量转移。之后探究了Er³⁺/Ho³⁺共掺锗碲酸盐玻璃的²μm的发光特性。通过J-O理论分析得到Ho³⁺离子的自发辐射跃迁几率为88.84s^-1;Ho³⁺离子单掺的玻璃样品中没有荧光产生,而Er³⁺/Ho³⁺共掺样品的²μm处的荧光强度随着Er³⁺离子浓度的增加而增加,在¹.55μm处的荧光强度却逐渐下降,说明了Er³⁺离子将能量有效地转移给了Ho³⁺离子。Ho³⁺离子在玻璃样品中具有大的发射截面(3.9×10^-21cm²)且具有良好的增益性能。最后通过能级图讨论了Er³⁺/Ho³⁺离子共掺锗碲酸盐玻璃中的能量转移机理。论文的第六章是总结,概括了全文的实验研究结果,并指出本论文存在的不足之处。