Волоконные лазеры на длине волны 2 мкм благодаря сочетанию безопасности для глаз, высокой прозрачности атмосферы и сильному поглощению молекулами воды имеют незаменимую стратегическую ценность в таких областях, как прецизионное сенсоры, высокотехнологичная медицина, космическая оптическая связь и национальная безопасность. Тем не менее, предсказуемость проектирования высокоэффективных среднедлинноволновых инфракрасных усилительных стекол по-прежнему представляет собой проблему. В данной работе на основе тройной системы барий-цинк-германат (GeO₂-ZnO-BaO) с использованием термодинамических методов и целенаправленных экспериментов проведено предсказание и верификация области формирования стекла (сокращённо — область стеклования), из которой выбран состав 60GeO₂-20ZnO-20BaO в качестве стеклянной матрицы с отличной термической стабильностью. На этой основе, через систематические эксперименты с градиентом концентрации, определены оптимальные концентрации легирования Yb₂O₃ и Ho₂O₃ — 1 моль% и 0.75 моль% соответственно. При лазерной накачке 980 нм данное стекло демонстрирует сильное флуоресцентное излучение в 2 мкм диапазоне (Ho³⁺: ⁵I₇ → ⁵I₈) с флуоресцентным временем жизни 2,92 мс. Максимальные сечения поглощения и излучения Ho³⁺ составляют 4.24×10^-21 см² и 4.35×10^-21 см² соответственно, что является высоким уровнем среди аналогичных стекольных систем. Дальнейшее количественное исследование с расширенным методом перекрытия интегралов выявило механизм передачи энергии с помощью фононов, где коэффициент передачи энергии от Yb³⁺: ²F_5/2 к Ho³⁺: ⁵I₆ составляет 9.88×10^-41 см⁶/с, при этом доминирует одтофононный процесс (86.37%), а эффективность прямой передачи примерно на два порядка выше обратной передачи (Ho³⁺: ⁵I₆ → Yb³⁺: ²F_5/2), что способствует снижению потерь возвращаемой энергии. Эти результаты показывают, что стекло на основе термодинамически спроектированной и отобранной барий-цинк-германатной системы с совместным легированием Yb³⁺/Ho³⁺ обладает выдающимися спектральными характеристиками и эффективной передачей энергии в 2 мкм диапазоне, обладая потенциалом применения в качестве усилительного материала для среднеинфракрасных лазеров и предоставляя справочные данные для проектирования подобных стекольных систем.

барий-цинк-германатное стекло; термодинамическое прогнозирование; совместное легирование Yb³⁺/Ho³⁺; 2 мкм излучение; передача энергии с помощью фононов