중적외선 레이저는 높은 광선 품질과 우수한 내구성으로 인해 외과 수술, 환경 모니터링, 재료 가공 및 라이다 등 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 고농도의 희토류 도핑과 우수한 기계적 성능을 모두 갖춘 광학 이득 재료의 부족으로 인해 발전에 큰 제약이 있습니다. 본 연구에서는 최대 10 mol%의 Er₂S₃ 도핑 농도를 가진 Ga₂S₃-La₂S₃-Na₂S₃ 황계 유리를 성공적으로 제작하였습니다. 얻어진 유리는 높은 유리 전이 온도(492 ℃)와 큰 비커스 경도(3.37 GPa)를 가지며, 다른 황계 유리보다 월등한 성능을 보입니다. Er³⁺ 함량이 증가함에 따라 2.7 µm 형광 발광 세기가 크게 증가하여 Er₂S₃ 함량 7.5 mol%에서 최대값에 도달하였습니다. 또한 7.5 mol% Er₂S₃ 도핑 농도에서 2.7 µm의 흡수 및 발광 단면적은 각각 10.6×10⁻²¹ cm² 및 15.7×10⁻²¹ cm²입니다. 본 연구 결과는 고이득 희토류 도핑 중적외선 레이저 재료 개발을 위한 간단하고 효율적인 전략을 제공합니다.

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