В связи с проблемами низкого усиления и узкой полосы пропускания в традиционном эрбиевом лазерном стекле для оптической связи в С-диапазоне (1530~1565 нм), в данной работе применен трехэтапный метод высокого температурного плавления — закалки — отжига для изготовления боросиликатно-кальциевого (Er∶CBS) лазерного стекла с атомной концентрацией эрбия 2,26%~10,55%. С помощью рентгеновской дифракции, рамановской спектроскопии, ультрафиолетового/видимого/ближнего инфракрасного спектрального анализа, стационарной и временной люминесценции исследовано влияние концентрации Er³⁺ на микроструктуру стекла, спектральные свойства и механизмы энергетических переходов. Результаты показали, что стекло Er∶CBS с концентрацией 2,26%~10,55% сохраняет аморфную структуру. Максимальная энергия фононов для стекла с 2,26% Er∶CBS составляет 1067 см^-1, а для стекол с 4,44%~10,55% Er∶CBS — 816 см^-1, что ниже, чем у фосфатного стекла (около 1200~1350 см^-1). При увеличении атомной доли Er³⁺ с 2,26% до 10,55% площадь сечения излучения около 1535 нм в стекле Er∶CBS увеличилась с 4,44×10^-20 до 6,32×10^-20 см², ширина на полувысоте люминесценции (FWHM) выросла с 50 нм до 70 нм, полоса усиления (σₑₘ·FWHM) увеличилась с 222×10^-20 см²·нм до 442×10^-20 см²·нм; несмотря на снижение времени жизни люминесценции с 1,17 мс до 0,62 мс, оптический фактор качества (σ_em·τ) остается в диапазоне (3,92~5,19)×10^-20 см²·мс. Результаты показывают, что 2,26%~10,55% Er∶CBS лазерное стекло обладает определенным потенциалом для применения в оптическом усилении в С-диапазоне связи и может стать новым усилительным материалом для высокопроизводительных оптических коммуникаций и лазерных радаров.

лазерное стекло; ион эрбия (Er³⁺); боросиликатнокальциевое стекло; площадь сечения излучения; полоса усиления; время жизни люминесценции