2μm波段中红外激光由于其良好的大气穿透性能、生物组织吸收性能和人眼安全等优点,在军事、医学、环保和遥感等领域具有广泛的应用价值。近年来随着光纤激光应用的拓展与深入,国内外科研人员对2μm波段光纤激光材料的研究日趋增多,尤其是可应用于光纤激光方面的高性能激光材料的研究。本文从玻璃制备出发,研究了锗酸盐玻璃热稳定性,并对稀土离子的光谱性能做了着重的研究,分别介绍了Tm3+在锗酸盐玻璃中的宽带发光和Ho3+在锗酸盐玻璃中的2μm发光,并以稀土离子能级结构为基础,详细分析了稀土离子能量传递过程及其影响因素。论文首先介绍了2μm波段发光材料的研究现状与进展,概括的介绍了不同的玻璃体系的特点及锗酸盐玻璃材料的优势,在此基础上提出了本论文的主要研究内容。随后本论文通过高温熔融法制备了具有稳定的物化性能的锗酸盐玻璃,并通过DSC差热曲线、密度和折射率进行表征,用Judd-Ofeld理论和Mc Cumber理论对玻璃的光学性能进行理论预测,最后用利用吸收光谱和荧光光谱对玻璃进行测试分析。得到了符合预想的稀土离子掺杂锗酸盐玻璃。具体成果如下:本论文中着重做了Tm3+在锗酸盐玻璃中宽带发光性能的研究。首先通过对锗酸盐基质玻璃中BaO、BaF2含量的改变获得热稳定性较好的玻璃组分,在该锗酸盐玻璃中掺入Ga2O3获得稳定透明的玻璃样品,结果显示:62GeO2-16BaF2-7BaO-15Y2O3的△T为290℃,掺入Ga2O3对玻璃的光纤拉丝温度区间明显增加（△T=298℃）该结果表明锗酸盐玻璃是一种非常好的光纤基质材料。其次测试了Tm3+掺杂锗酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱,根据吸收光谱计算了Judd-Ofelt强度参数、自发辐射跃迁几率、能级寿命、吸收/发射截面和增益曲线等。基于以上计算可预测荧光光谱的变化,根据荧光光谱计算了荧光半高宽,结果表明Tm3+掺杂的锗酸盐玻璃具有较好的宽带特性（△λ=262 nm）,有望成为Tm3+光纤放大器的增益介质材料。第三,我们研究了Ho3+对Tm3+掺杂锗酸盐玻璃宽带发光性能的影响,荧光光谱表明Ho3+掺入可明显增加1.8μm处的荧光半高宽（262 nm→345 nm）,结合吸收光谱和能级结构图探讨了Tm3+和Ho3+间的能量传递过程。最后,研究了Ga2O3对Tm3+、Tm3+/Ho3+掺杂锗酸盐玻璃中宽带发光的影响,结果表明,Ga2O3的引入有利于提高稀土离子的掺杂浓度,从而获得更强的宽带发光。论文的另一个研究重点为Ho3+在锗酸盐玻璃中2μm发光性能的研究。根据吸收光谱计算了Judd-Ofelt强度参数、自发辐射跃迁几率、能级寿命、吸收/发射截面和增益曲线等,在Ho3+掺杂的锗酸盐样品中,得到的理论辐射能级寿命τ达到了15.02 ms,远大于文献中报道的8 ms。Ho3+单掺的样品在790 nm泵浦光的作用下,荧光光谱强度均较低,结合吸收光谱和能级结构可知是泵浦光不匹配的原因。在该样品中掺入Tm3+,可获得较强的2μm发光（增强了160余倍）,结合吸收光谱和能级结构分析可知,Tm3+可更好的吸收790 nm的泵浦光从而将能量传递给Ho3+,进而提高2μm发光。为研究Ho3+掺杂锗酸盐玻璃在980 nm泵浦光条件下2μm的发光性能,在Ho3+/Tm3+双掺的基础上加入Yb3+离子,其荧光光谱表明在980 nm泵浦时Yb3+离子的加入可极大的增强2μm发光(相对Ho3+单掺增强了180余倍,相对Ho3+/Tm3+双掺增强了13倍),亦为Ho3+/Tm3+/Yb3+掺杂锗酸盐玻璃拓宽了泵浦源。