Para resolver os problemas de baixo ganho e largura de banda estreita do vidro laser dopado com érbio tradicional na banda C de comunicação óptica (1 530~1 565 nm), este artigo utiliza um método em três etapas de fusão em alta temperatura - têmpera - recozimento para preparar vidro laser de borosilicato de cálcio (Er∶CBS) dopado com fração atômica de Er³⁺ de 2,26% a 10,55%. Através de métodos de teste como difração de raios X, espectroscopia Raman, espectros de absorção ultravioleta/visível/infravermelho próximo, espectros de fluorescência estacionária/transiente, investigou-se a regulação da concentração de dopagem de Er³⁺ na microestrutura do vidro, desempenho espectral e mecanismo de transição de níveis de energia. Os resultados mostraram que o vidro Er∶CBS com 2,26%~10,55% possui estrutura amorfa. A energia máxima de fônon do vidro 2,26% Er∶CBS é 1 067 cm^-1, enquanto a do vidro 4,44%~10,55% Er∶CBS é 816 cm^-1, ambas inferiores ao vidro fosfato (aproximadamente 1 200~1 350 cm^-1). Com o aumento da fração atômica de Er³⁺ de 2,26% para 10,55%, a seção eficaz de emissão do vidro Er∶CBS próximo a 1 535 nm aumentou de 4,44×10^-20 cm² para 6,32×10^-20 cm², a largura de meia-altura da fluorescência (FWHM) aumentou de 50 nm para 70 nm, a banda de ganho (σₑₘ·FWHM) aumentou de 222×10^-20 cm²·nm para 442×10^-20 cm²·nm; embora a vida útil da fluorescência tenha diminuído de 1,17 ms para 0,62 ms, o fator de qualidade óptica (σ_em·τ) permaneceu entre (3,92~5,19)×10^-20 cm²·ms. Os resultados indicam que o vidro laser Er∶CBS com 2,26%~10,55% possui certo potencial de aplicação no campo de amplificação óptica na banda C, podendo fornecer um novo meio amplificador para comunicações ópticas de alto desempenho e lidar a laser.

vidro laser; íon érbio (Er³⁺); vidro de borosilicato de cálcio; seção eficaz de emissão; largura de banda de ganho; vida útil da fluorescência