نظرًا لما يتمتع به مُصدر ليزر الألياف في نطاق 2 مايكرومتر من مزايا أمان العين البشرية، وارتفاع نفاذ الغلاف الجوي، والامتصاص القوي لجزيئات الماء، فإنه يمتلك قيمة تطبيق استراتيجية لا يمكن الاستغناء عنها في مجالات الاستشعار الدقيق، والطب المتقدم، والاتصالات الضوئية الفضائية، والأمن الدفاعي. ومع ذلك، لا تزال قابلية التنبؤ بتصميم المواد الزجاجية عالية الأداء في منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة تواجه تحديات. في هذه الدراسة، تم الاعتماد على نظام ثلاثي من كربونات الباريوم والزنك والجير (GeO₂-ZnO-BaO)، حيث تم استخدام الطرق الحرارية والتجارب المستهدفة للتنبؤ والتحقق من منطقة تكوين الزجاج (المشار إليها بمنطقة تكوين الزجاج). ومن خلالها تم اختيار 60GeO₂-20ZnO-20BaO كعنصر مصفوفة زجاجية يتمتع باستقرار حراري ممتاز. بناءً على ذلك، ومن خلال تجارب متدرجة في التركيز، تم تحديد التركيز المثالي للإضافات Yb₂O₃ وHo₂O₃ عند 1 مول٪ و0.75 مول٪ على التوالي. تحت تحفيز الليزر عند 980 نانومتر، أظهر هذا الزجاج انبعاث فلوغوريسنت قوي في نطاق 2 مايكرومتر (Ho³⁺: ⁵I₇ → ⁵I₈) مع عمر إضمحلال فلوغوريسنت يبلغ 2.92 مللي ثانية. تبلغ أكبر مقاطع امتصاص وانبعاث لـ Ho³⁺ على التوالي 4.24×10^-21 سم² و4.35×10^-21 سم²، وهو مستوى مرتفع ضمن أنظمة الزجاج المماثلة. من خلال توسيع طريقة التكامل المتداخل، تم الكشف الكمي عن آلية نقل الطاقة بمساعدة الفونونات في هذا النظام، حيث يبلغ معامل نقل الطاقة لـ Yb³⁺: ²F_5/2 → Ho³⁺: ⁵I₆ 9.88×10^-41 سم⁶/ث، وتعتبر عملية المساعدة الأحادية الصوتية هي السائدة (86.37٪)، كما أن كفاءة النقل الأمامي أعلى بحوالي مرتين من العملية العكسية (Ho³⁺: ⁵I₆ → Yb³⁺: ²F_5/2)، مما يساعد على تقليل خسائر إعادة نقل الطاقة. توضح النتائج أعلاه أن زجاج الباريوم والزنك والكربونات المصمم بالحرارة والمضاف إليه Yb³⁺/Ho³⁺ المشترك يتمتع بأداء طيفي ممتاز وخصائص نقل طاقة فعالة في نطاق 2 مايكرومتر، مما يجعله محتملًا لاستخدامه كمادة مكسب للّيزر في الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، ويوفر مرجعية لتصميم أنظمة الزجاج ذات الصلة.

زجاج كربونات الباريوم والزنك والجير; التنبؤ الحراري; كال إضافة مشتركة Yb³⁺/Ho³⁺; انبعاث 2 مايكرومتر; النقل بالطاقة بمساعدة الفونون