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3～5μm中红外激光是重要的大气传输窗口之一，在中红外雷达、激光对抗等军事领域和空气污染、环境监测、激光手术等民用领域都有着很大的应用潜力。其中Er3+离子作为主要的3μm波段发光离子，目前仅在ZBLAN光纤中实现激光输出。然而氟化物玻璃体系存在化学稳定性差、机械强度低、激光损伤阈值低、热稳定性差并且制备困难等缺点，限制了氟化物玻璃材料在实际中的应用。氧化物玻璃具有良好的化学和热学稳定性，以及较高的机械强度等特点，国内外对氧化物玻璃作为中红外发光的基质材料进行了大量研究。然而目前所用的氧化物玻璃，如锗酸盐玻璃其抗冲击性能好，但声子能量高(～900cm-1)，碲酸盐玻璃声子能量稍低但热学性质较差，均不适合作为3μm发光的理想基质。 本论文一共分为六章: 在论文第一章，首先在文献综述中介绍了稀土离子种类和稀土离子的跃迁机理，然后概述了3μm稀土离子掺杂玻璃基质材料的基本特点以及研究进展，最后提出了本课题主要的研究内容和思路。 在论文第二章，主要介绍了本文的研究方法，详细介绍了实验的样品制备和加工、性能测试以及光谱参数的理论计算，包括Judd-Ofelt理论和McCumber理论。 在论文第三章，通过实验筛选获得了成玻性能良好的铝镓酸盐玻璃，与ZBLAN相比，该玻璃具有较高的玻璃化转变温度(646℃)，良好的热学稳定性(Tx-Tg=160℃)，较低的热膨胀系数(8.7×10-6/K)，并且其最大主声子能量(663cm-1)低于其他氧化物玻璃体系，此外其红外截止边5.2μm，能有效的提高了中红外2.7μm发光强度。 在论文第四章，制备了一系列不同Er3+离子掺杂浓度的铝镓酸盐激光玻璃，并获得了2.7μm的荧光输出。随着Er2O3掺杂量逐渐增加，铝镓酸盐玻璃的2.7μm荧光逐渐增强，并在Er2O3掺杂量到达7mol％时荧光强度达到最大值。此后随着Er2O3继续的增加，其荧光强度降低。Er∶4I11/2→4I13/2能级跃迁受激发射截面高达14.9×10-21cm2。Er3+∶4I11/2→4I13/2能级的自发辐射跃迁几率为27.91s-1，辐射寿命τrad为6.8ms，并且具有较高的荧光分支比18.98％。通过吸收和受激发射截面计算了玻璃中Er3+离子的增益参数。当P＞0.6，开始在铝镓酸盐玻璃中获得正增益的特性。 在论文第五章，以第四章为基础，分析了Er3+/Yb3+共掺和Er3+/Tm3+共掺的铝镓酸盐玻璃的3μm光谱性质。通过一系列实验，确定了最佳Yb3+离子掺杂浓度。当掺杂0.5 mol％ Yb2O3和7 mol％ Er2O3时，Er3+离子4I11/2能级向4I13/2能级跃迁产生的荧光最强，在2708nm处的受激发射截面为8.28×10-21cm2，其Er3+∶2.7μm发光宽度的△λeff值为69.2 nm。根据Dexter-F(o)rster理论计算了Yb3+→Er3+的能量传递微观系数8.14×10-40cm6/s，并且研究了高浓度Er3+掺杂情况下，Er3+与Yb3+离子之间能量传递机理。此外制备了Er3+/Tm3+共掺的铝镓酸盐玻璃，通过差热分析，Er3+/Tm3+共掺玻璃样品的转变温度和析晶起始温度分别为695℃和832℃。Er3+/Tm3+共掺样品Er3+∶4I11/2→4I13/2跃迁辐射几率和荧光分支比分别为22.88 s-1和23.8％，并计算得到了在2708μm处的发射截面为8.3×10-21cm-2，研究了在980nm LD泵浦条件下，Er3+与Tm3+离子之间的能量传递机理，Er3+∶4I13/2能级寿命从单掺样品的683.2μs降低到Er3+/Tm3+共掺样品的309.3μs，通过测试荧光衰减曲线计算了能量转移效率，Er3+∶4I13/2能级到Tm3+∶3F4能级的能量转移效率为54.7％。 最后是论文的结论部分，总结了全文的实验结果，指出了本论文的创新点和不足之处。