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稀土掺杂低声子能量光学玻璃在红外固体激光器、光学放大器、上转换激光器和可见显示器件等方面具有广阔的应用前景,一直是人们研究的热点和焦点。目前掺铒石英光纤已经成为成熟的产品,其工作窗口主要在C波段的1530-1560nm,然而这一波段仅利用了石英单模光纤低损耗窗口的一部分,限制了光纤可容纳信道的充分利用。为了进一步拓宽通信窗口,人们把目光纷纷投向Pr3+、Tm3+和Ho3+掺杂的主动光学放大器件。然而这三种稀土离子在应用中所面临的主要问题是在传统光纤基质中发光效率不高,无法达到通过变换掺杂稀土离子实现第二通讯窗口、S-波段和U-波段全光放大的目的。因此,寻找新的玻璃基质材料,获得宽带、增益平坦的光纤放大器,使光纤放大器工作波长向C波段以外区域扩展,已成当务之急。基于这种考虑,我们设计合成了Er3+/Yb3+掺杂低声子能量锗酸盐玻璃,测试解析了Er3+在其中的光学和光谱特性,研究了K+-Na+离子交换锗酸盐玻璃表面的折射率变化规律。另外,在Er3+/Yb3+掺杂锗酸盐玻璃表面采用离子交换法制备了条形光波导,并对其信号增益能力进行了系统的表征和研究,为Pr3+Tm3+和Ho3+掺杂锗酸盐玻璃制备特殊波段信号放大器奠定基础。本工作取得了以下成果:1.制备了 Er3+/Yb3+共掺低声子能量锗酸盐玻璃。根据Judd-Ofelt理论对吸收光谱进行拟合,求得Er3+强度参数Ωt(4=2,4,6)分别为8.02×10-20,1.92×10-20和0.76×10-2Ocm2,并进一步计算了 Er3+离子各能级跃迁的振子强度、自发辐射跃迁概率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数。在982 nm激发下,锗酸盐玻璃中Yb3+直接敏化Er3+,在红外区产生有效红外发射。Er3+在1.53μm处的吸收与发射截面分别为5.47×10-21 cm2和5.76×10-21 cm2。较低的声子能量和较大的发射截面表明,Er3+/Yb3+共掺杂锗酸盐玻璃有望成为良好的红外激光工作物质。2.将A1203引入锗酸盐玻璃中,合成了具有较强耐酸腐蚀性的铝锗酸盐玻璃,以避免离子交换过程中玻璃衬底易受酸腐蚀的问题。选用高纯KNO3熔盐作为离子交换源,采用K+-Na+离子交换法,制备了铝锗酸盐玻璃平面光波导。应用棱镜耦合技术测量了平面光波导的有效折射率,通过Inverse Wentzel-Kramer-Brillouin(IWKB)法计算了有效折射率对应的各阶模深度,并采用高斯函数对其分布进行拟合。结果表明,不同交换时间下折射率最大改变量为0.01132,离子交换扩散系数为1.16×10-4 μm2/s。此外探讨了交换时间对铝锗酸盐玻璃平面光波导性能的影响。3.在Er3+/Yb3+掺杂铝锗酸盐表面制备了 K+-Na+离子交换条形光波导,并对其表面结构应用原子力学显微镜(AFM)进行了表征,测得波导近场模式直径为～10μm,计算了数值孔径(0.103)和截止波长(0.939μm)。对其信号放大能力进行了系统研究,测得2.5cm条形波导放大器的光学增益和相对增益分别为9.10dB和8.16dB。相对增益补偿了传播损耗和吸收损耗,并且在1534nm处我们得到了其最大内部增益为～2.0dB。基于K+-Na+离子交换Er3+/Yb3+掺杂铝锗酸盐条形光波导的制备成功和其信号放大的优良特性,我们相信离子交换Pr3+,Tm3+和Ho3+掺杂锗酸盐波导将会为发展O-,S-和U-特殊波段波导放大器带来新的惊喜。