중적외선 레이저는 높은 빔 품질과 우수한 강인성으로 인해 외과 수술, 환경 모니터링, 재료 가공 및 라이다 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 고농도 희토류 도핑과 뛰어난 기계적 성능을 동시에 갖춘 광학 증폭 소재의 부족으로 인해 발전이 심각하게 제한되고 있습니다. 본 연구에서는 몰분율 최대 10%의 Er₂S₃가 도핑된 Ga₂S₃-La₂S₃-Na₂S₃ 황화물 유리를 성공적으로 제조하였습니다. 해당 유리는 높은 유리 전이 온도(492 ℃)와 높은 비커스 경도(3.37 GPa)를 가지며, 다른 황화물 유리보다 성능이 현저히 우수합니다. Er³⁺ 함량이 증가함에 따라 2.7 µm 형광 발광 강도도 크게 향상되었으며, Er₂S₃ 함량 7.5%에서 최대치를 기록했습니다. 또한 7.5% Er₂S₃ 도핑 농도에서 2.7 µm에서의 흡수 및 발광 단면적은 각각 10.6×10⁻²¹ cm²와 15.7×10⁻²¹ cm²입니다. 본 연구 결과는 고이득 희토류 도핑 중적외선 레이저 소재 개발에 간단하고 효율적인 전략을 제시합니다.

중적외선 발광; 황화물 유리; 고농도 Er³⁺ 도핑; 우수한 기계적 성능