Les lasers à fibre dans la bande des 2 μm, combinant la sécurité pour les yeux humains, une haute transmission atmosphérique et une forte absorption par les molécules d'eau, possèdent une valeur stratégique irremplaçable dans les domaines de la détection précise, de la médecine avancée, de la communication optique spatiale et de la sécurité nationale. Cependant, la prédictibilité dans la conception des matériaux vitrés à gain infrarouge moyen performant reste un défi. Dans cet article, basé sur le système ternaire baryum-zinc-germanate (GeO₂-ZnO-BaO), nous utilisons des méthodes thermodynamiques et des expériences ciblées pour prédire et vérifier la zone de formation du verre (abrégée en zone de formation du verre), à partir de laquelle nous sélectionnons le 60GeO₂-20ZnO-20BaO comme composant matrice de verre avec une excellente stabilité thermique. Sur cette base, par des expériences à gradient de concentration systématiques, les concentrations optimales de dopage de Yb₂O₃ et Ho₂O₃ sont déterminées à 1 mol% et 0.75 mol% respectivement. Sous excitation laser à 980 nm, ce verre présente une émission fluorescente intense dans la bande des 2 μm (Ho³⁺ : ⁵I₇ → ⁵I₈) avec une durée de vie fluorescente de 2,92 ms. Les sections efficaces maximales d'absorption et d'émission de Ho³⁺ sont respectivement de 4,24×10^-21 cm² et 4,35×10^-21 cm², un niveau élevé parmi des systèmes vitrés similaires. En développant la méthode d'intégrale de recouvrement, le mécanisme de transfert d'énergie assisté par phonon dans ce système est quantifié, où le coefficient de transfert d'énergie de Yb³⁺ : ²F_5/2 → Ho³⁺ : ⁵I₆ est de 9,88×10^-41 cm⁶/s, le processus à phonon unique dominant (86,37%), et l'efficacité du transfert direct est environ deux ordres de grandeur supérieure au processus inverse (Ho³⁺ : ⁵I₆ → Yb³⁺ : ²F_5/2), ce qui aide à réduire les pertes de rétropropagation d'énergie. Ces résultats montrent que le verre baryum-zinc-germanate co-dopé Yb³⁺/Ho³⁺, conçu et sélectionné thermodynamiquement, présente d'excellentes performances spectrales et une transmission d'énergie efficace dans la bande des 2 μm, avec un potentiel d'application en tant que matériau amplificateur laser infrarouge moyen, fournissant une référence pour la conception de systèmes vitrés apparentés.

verre baryum-zinc-germanate; prédiction thermodynamique; co-dopage Yb³⁺/Ho³⁺; émission 2 μm; transfert d'énergie assisté par phonons