Los láseres de fibra en la banda de 2 μm, debido a su combinación de seguridad ocular, alta transmisión atmosférica y fuerte absorción por moléculas de agua, tienen un valor estratégico insustituible en los campos de detección precisa, medicina avanzada, comunicaciones ópticas espaciales y seguridad nacional. Sin embargo, la predictibilidad del diseño de materiales vítreos de ganancia infrarroja media de alto rendimiento sigue siendo un reto. En este trabajo, basado en el sistema ternario de germanato de bario-zinc (GeO₂-ZnO-BaO), se utilizan métodos termodinámicos y experimentos específicos para predecir y verificar la zona de formación del vidrio (abreviada como zona de formación), y se selecciona 60GeO₂-20ZnO-20BaO como componente matriz de vidrio con excelente estabilidad térmica. Sobre esta base, mediante experimentos sistemáticos de gradiente de concentración, se determinaron las concentraciones óptimas de dopaje para Yb₂O₃ y Ho₂O₃ en 1 mol% y 0.75 mol% respectivamente. Bajo excitación láser a 980 nm, este vidrio muestra una fuerte emisión fluorescente en la banda de 2 μm (Ho³⁺: ⁵I₇ → ⁵I₈) con una vida media fluorescente de 2.92 ms. Las secciones transversales máximas de absorción y emisión de Ho³⁺ son 4.24×10^-21 cm² y 4.35×10^-21 cm², respectivamente, un nivel alto entre sistemas vítreos similares. Mediante la extensión del método de integral de solapamiento, se reveló cuantitativamente el mecanismo de transferencia de energía asistida por fonones en este sistema, donde el coeficiente de transferencia de energía de Yb³⁺: ²F_5/2 → Ho³⁺: ⁵I₆ es 9.88×10^-41 cm⁶/s, el proceso de asistencia de un solo fonón predomina (86.37%), y la eficiencia de transferencia directa es aproximadamente dos órdenes de magnitud mayor que el proceso inverso (Ho³⁺: ⁵I₆ → Yb³⁺: ²F_5/2), ayudando a reducir la pérdida de retroalimentación de energía. Los resultados anteriores indican que el vidrio de germanato de bario-zinc con co-dopaje Yb³⁺/Ho³⁺ diseñado y seleccionado termodinámicamente posee excelentes propiedades espectrales y características eficientes de transferencia de energía en la banda de 2 μm, con potencial para aplicaciones como material amplificador láser en el infrarrojo medio, y proporciona referencias para el diseño de sistemas vítreos relacionados.

vidrio de germanato de bario-zinc; predicción termodinámica; codopaje Yb³⁺/Ho³⁺; emisión de 2 μm; transferencia de energía asistida por fonones