従来のエルビウム（Er³⁺）添加レーザーガラスが光通信Cバンド（1,530〜1,565 nm）において増幅率が低く、帯域幅が狭いという問題に対して、本論文では高温溶融−急冷−アニーリングの三段階の手法を用いて、原子数分率が2.26％〜10.55％のホウケイ酸カルシウム（Er∶CBS）レーザーガラスを作製した。X線回折、ラマン分光、紫外線／可視光線／近赤外吸収スペクトル、定常／時間分解蛍光スペクトルなどの測定手法を通じて、Er³⁺ドーピング濃度がガラスの微視構造、スペクトル特性、およびエネルギーレベル遷移機構に与える制御法則を検討した。結果は、2.26％〜10.55％のEr∶CBSガラスはいずれも非晶質であることを示した。2.26％Er∶CBSの最大フォノンエネルギーは1,067 cm^-1であり、4.44％〜10.55％のEr∶CBSでは最大フォノンエネルギーは816 cm^-1で、いずれもリン酸塩ガラス（約1,200〜1,350 cm^-1）より低い。Er³⁺ドーピング原子数分率が2.26％から10.55％に増加するにつれて、Er∶CBSガラスの1,535 nm付近の発光断面積は4.44×10^-20 cm²から6.32×10^-20 cm²に増加し、蛍光半値幅（FWHM）は50 nmから70 nmに広がり、ゲイン帯域幅（σₑₘ·FWHM）は222×10^-20 cm²·nmから442×10^-20 cm²·nmに増加した。蛍光寿命は1.17 msから0.62 msに減少したが、光学品質係数（σ_em·τ）は(3.92〜5.19)×10^-20 cm²·msの範囲内で維持された。結果は、2.26％〜10.55％のEr∶CBSレーザーガラスが光通信Cバンドの光増幅分野において一定の応用可能性を持ち、高性能光通信およびレーザーレーダーに新しい増幅媒体を提供できることを示している。

レーザーガラス;エルビウムイオン（Er³⁺）;ホウケイ酸カルシウムガラス;発光断面積;ゲイン帯域幅;蛍光寿命