Aufgrund der Probleme geringer Verstärkung und schmaler Bandbreite bei herkömmlichem erbium-dotiertem Laserglas im optischen Kommunikations-C-Band (1 530~1 565 nm) verwendet dieser Artikel eine dreistufige Methode mit Hochtemperatur-Schmelzen — Abschrecken — Glühen zur Herstellung von Bor-Kalziumsilikat-(Er∶CBS)-Laserglas mit einem atomaren Dotieranteil von 2,26 % bis 10,55 % Er³⁺. Mittels Röntgenbeugung, Raman-Spektroskopie, UV/Vis/Nahinfrarot-Absorptionsspektren sowie stationärer und transienter Fluoreszenz wurde der Einfluss der Er³⁺-Dotierkonzentration auf die Mikrostruktur des Glases, spektroskopische Eigenschaften und Energieübergangsmechanismen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Er∶CBS-Glas mit 2,26 % bis 10,55 % amorphe Strukturen aufweist. Die maximale Phononenenergie beträgt bei 2,26 % Er∶CBS 1 067 cm^-1, bei 4,44 % bis 10,55 % Er∶CBS 816 cm^-1, jeweils niedriger als bei Phosphatglas (etwa 1 200~1 350 cm^-1). Mit steigendem atomaren Anteil von Er³⁺ von 2,26 % auf 10,55 % erhöhte sich der Emissionsquerschnitt des Er∶CBS-Glases bei etwa 1 535 nm von 4,44×10^-20 cm² auf 6,32×10^-20 cm², die fluoreszenzvolle Breite (FWHM) von 50 nm auf 70 nm, die Gewinnbandbreite (σₑₘ·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. Die Ergebnisse zeigen, dass Er∶CBS-Laserglas mit 2,26 % bis 10,55 % Anwendungspotenzial im Bereich der Lichtverstärkung im optischen Kommunikations-C-Band besitzt und als neuer Verstärkermaterialträger für leistungsstarke optische Kommunikation und Laser-Radar dienen kann.

Laserglas; Erbium-Ion (Er³⁺); Bor-Kalziumsilikatglas; Emissionsquerschnitt; Gewinnbandbreite; Fluoreszenzlebensdauer