В связи с проблемами традиционного эрбиевого лазерного стекла в волновом диапазоне оптической связи C (1530~1565 нм), такими как низкое усиление и узкая полоса пропускания, в данной работе применён трёхэтапный метод высокотемпературного плавления – закалки – отжига для изготовления боросиликатного кальциевого стекла Er∶CBS с атомной долей эрбия 2.26%~10.55%. С использованием таких методов исследования, как рентгеновская дифракция, рамановская спектроскопия, ультрафиолетовая/видимая/ближняя инфракрасная спектроскопия поглощения, стационарная/временная люминесценция, изучены закономерности влияния концентрации ионов Er³⁺ на микроструктуру стекла, спектральные характеристики и механизм переходов уровней энергии. Результаты показывают, что стекла Er∶CBS с 2.26%~10.55% обладают аморфной структурой. Максимальная энергия фонона у 2.26% Er∶CBS составляет 1067 см⁻¹, у 4.44%~10.55% Er∶CBS — 816 см⁻¹, что ниже, чем у фосфатного стекла (около 1200~1350 см⁻¹). С увеличением атомной доли Er³⁺ с 2.26% до 10.55% площадь сечения излучения стекла Er∶CBS около 1535 нм увеличилась с 4.44×10⁻²⁰ см² до 6.32×10⁻²⁰ см², ширина на уровне половины максимума (FWHM) увеличилась с 50 нм до 70 нм, полосa усиления (σₑₘ·FWHM) возросла 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) оставался в пределах (3.92~5.19)×10⁻²⁰ см²·мс. Результаты показывают, что Er∶CBS лазерное стекло с 2.26%~10.55% обладает потенциалом применения в области оптического усиления в C-диапазоне связи и перспективно для создания нового усилительного материала для высокопроизводительных оптических коммуникаций и лазерных радаров.

лазерное стекло; ионы эрбия (Er³⁺); боросиликатное кальциевое стекло; площадь сечения излучения; ширина полосы усиления; время жизни люминесценции