Angesichts der Probleme des traditionellen erbiumdotierten Laserglases im optischen Kommunikations-C-Band (1530~1565 nm), wie geringe Verstärkung und schmale Bandbreite, verwendet dieser Artikel ein dreistufiges Verfahren aus Hochtemperaturschmelzen - Abschrecken - Tempern zur Herstellung von calciumborosilikat (Er∶CBS) Laserglas mit einer Er³⁺-Atomfraktion von 2,26% bis 10,55%. Durch Testmethoden wie Röntgendiffraktion, Raman-Spektroskopie, UV/Vis/Nahinfrarot-Absorptionsspektroskopie, stationäre/transiente Fluoreszenzspektroskopie wurde die Regel der Steuerung des Einflusses der Er³⁺-Dotierkonzentration auf die Mikrostruktur des Glases, die Spektromeigenschaften und den Energieniveaustufenübergangsmechanismus untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Er∶CBS-Gläser mit 2,26% bis 10,55% eine amorphe Struktur besitzen. Die maximale Phononenergie des 2,26% Er∶CBS Glases beträgt 1067 cm⁻¹, bei 4,44% bis 10,55% Er∶CBS beträgt sie 816 cm⁻¹, was unter der von Phosphatglas (ca. 1200~1350 cm⁻¹) liegt. Mit der Erhöhung der Er³⁺-Atomfraktion von 2,26% auf 10,55% stieg der Emissionsquerschnitt des Er∶CBS Glases bei etwa 1535 nm von 4,44×10⁻²⁰ cm² auf 6,32×10⁻²⁰ cm², die Fluoreszenzhalbwertsbreite (FWHM) von 50 nm auf 70 nm, die Verstärkungsbandbreite (σₑₘ·FWHM) von 222×10⁻²⁰ cm²·nm auf 442×10⁻²⁰ cm²·nm; trotz der Abnahme der Fluoreszenzlebensdauer von 1,17 ms auf 0,62 ms blieb der optische Qualitätsfaktor (σ_em·τ) im Bereich von (3,92~5,19)×10⁻²⁰ cm²·ms. Die Ergebnisse zeigen, dass Er∶CBS Laserglas mit 2,26% bis 10,55% ein gewisses Anwendungspotential im Bereich der optischen Verstärkung im C-Band der Lichtkommunikation besitzt und als neuer Verstärkungsmedium für Hochleistungslichtkommunikation und Laser-Radar angesehen werden kann.

Laserglas; Erbiumionen (Er³⁺); Calcium-Borosilikat-Glas; Emissionsquerschnitt; Verstärkungsbandbreite; Fluoreszenzlebensdauer