中赤外レーザーは、その高いビーム品質と優れた堅牢性により、外科手術、環境モニタリング、材料加工、レーザーLiDARなどの分野で広く利用されています。しかし、高い希土類ドープ濃度と優れた機械的特性を兼ね備えた光学増幅材料の不足により、その発展は大きく制約されています。本研究では、最大10 mol%のEr₂S₃ドープ濃度を有するGa₂S₃-La₂S₃-Na₂S₃硫黄系ガラスの作製に成功しました。得られたガラスは、高いガラス転移温度（492 ℃）と大きなビッカース硬度（3.37 GPa）を持ち、他の硫黄系ガラスよりも優れた性能を示しました。Er³⁺含有量の増加に伴い、2.7 µmの蛍光発光強度が著しく増加し、Er₂S₃含有量7.5 mol%で最大値に達しました。さらに、7.5 mol% Er₂S₃ドープ濃度において、2.7 µmにおける吸収断面積および発光断面積はそれぞれ10.6×10⁻²¹ cm²と15.7×10⁻²¹ cm²でした。これらの研究結果は、高利得希土類ドープ中赤外レーザー材料の開発に向けた簡便かつ効率的な戦略を提供します。

中赤外発光; 硫黄系ガラス; 高濃度Er³⁺ドープ; 優れた機械的特性