Um die Probleme des herkömmlichen erbiumdotierten Laserglases im optischen Kommunikations-C-Band (1530 ~ 1565 nm) wie niedrige Verstärkung und schmale Bandbreite zu lösen, verwendete diese Arbeit eine dreistufige Methode aus Hochtemperaturschmelzen, Abschrecken und Glühen zur Herstellung von Calciumborosilikat-Laserglas (Er: CBS) mit Er³⁺-Dotierkonzentrationen von 2,26 bis 10,55 at.%. Mithilfe von Methoden wie Röntgendiffraktion, Raman-Spektroskopie, UV/Vis/Nahinfrarot-Absorptionsspektren sowie stationärer und transienter Fluoreszenzspektroskopie wurde der Einfluss der Er³⁺-Dotierungskonzentration auf die Mikrostruktur des Glases, die spektrale Leistung und den Mechanismus der Energieniveaübergänge untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass Er: CBS-Gläser mit 2,26 bis 10,55 at.% amorphe Strukturen besitzen. Die maximale Phononenergie beträgt bei 2,26 at.% Er: CBS 1067 cm⁻¹, bei 4,44 bis 10,55 at.% Er: CBS 816 cm⁻¹, was unter dem Wert von Phosphatgläsern (ca. 1200 ~ 1350 cm⁻¹) liegt. Mit zunehmender Er³⁺-Dotierkonzentration von 2,26 auf 10,55 at.% stieg der Emissionsquerschnitt des Er: CBS-Glases bei ca. 1535 nm von 4,44 × 10⁻²⁰ cm² auf 6,32 × 10⁻²⁰ cm², die Fluoreszenzhalbwertsbreite (FWHM) von 50 nm auf 70 nm und die Verstärkungsbandbreite (σ_em·FWHM) von 222 × 10⁻²⁰ cm²·nm auf 442 × 10⁻²⁰ cm²·nm; obwohl die Fluoreszenzlebensdauer von 1,17 ms auf 0,62 ms sank, blieb der optische Qualitätsfaktor (σ_em·τ) im Bereich von (3,92 ~ 5,19) × 10⁻²⁰ cm²·ms. Dies deutet darauf hin, dass Er: CBS-Laserglas mit 2,26 bis 10,55 at.% ein gewisses Anwendungs-potenzial im optischen Verstärkungsbereich des Kommunikations-C-Bandes besitzt und als neues Verstärkermedium für Hochleistungs-Glasfaserkameras und LIDAR dienen könnte.

Laserglas; Erbiumion (Er³⁺); Calciumborosilikatglas; Emissionsquerschnitt; Verstärkungsbandbreite; Fluoreszenzlebensdauer