Para abordar los problemas de baja ganancia y ancho de banda estrecho del vidrio láser dopado con erbio tradicional en la banda C de comunicación óptica (1 530~1 565 nm), este trabajo utiliza un método de tres pasos de fusión a alta temperatura - temple - recocido para preparar vidrio láser de borosilicato de calcio (Er∶CBS) dopado con una fracción atómica de Er³⁺ entre 2.26% y 10.55%. A través de técnicas de prueba como difracción de rayos X, espectroscopía Raman, absorción ultravioleta/visible/infrarroja cercana, y espectroscopía de fluorescencia en estado estacionario/transitorio, se investigó la regulación de la estructura micro, el rendimiento espectral y el mecanismo de transición de niveles por la concentración de dopaje Er³⁺. Los resultados demuestran que los vidrios Er∶CBS con 2.26%~10.55% poseen estructura amorfa. La energía máxima de fonones para 2.26% Er∶CBS es 1067 cm^-1, mientras que para 4.44%~10.55% Er∶CBS es 816 cm^-1, ambas inferiores al vidrio fosfato (aproximadamente 1200~1350 cm^-1). Con el aumento de la fracción atómica de Er³⁺ de 2.26% a 10.55%, la sección eficaz de emisión cerca de 1535 nm en vidrio Er∶CBS aumentó de 4.44×10^-20 cm² a 6.32×10^-20 cm², el ancho a media altura de fluorescencia (FWHM) aumentó de 50 nm a 70 nm, y el ancho de banda de ganancia (σₑₘ·FWHM) aumentó de 222×10^-20 cm²·nm a 442×10^-20 cm²·nm; aunque la vida útil de fluorescencia disminuyó de 1.17 ms a 0.62 ms, el factor de calidad óptica (σ_em·τ) se mantiene en el rango de (3.92~5.19)×10^-20 cm²·ms. Los resultados indican que el vidrio láser Er∶CBS con 2.26%~10.55% tiene cierto potencial de aplicación en el campo de amplificación óptica en la banda C, prometiendo servir como un nuevo medio amplificador para comunicaciones ópticas de alto rendimiento y lidars.

vidrio láser; ion erbio (Er³⁺); vidrio de borosilicato de calcio; sección eficaz de emisión; ancho de banda de ganancia; vida útil de fluorescencia