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本论文的研究目的在于探索适合用于离子交换法制备集成光波导器件的铒掺杂玻璃基质材料。通过研究不同玻璃组分对玻璃样品的化学稳定性、热稳定性、光谱性质以及激光性质的影响，开发新型光波导器件用磷酸盐玻璃和碲酸盐玻璃基质材料。
论文首先在引言中概括了集成光波导器件用掺铒玻璃材料研究的目的和意义，接着在文献综述中介绍了稀土离子掺杂玻璃理论、掺铒磷酸盐玻璃和掺铒碲酸盐玻璃的研究进展，随后介绍了掺铒玻璃光波导器件的结构和工作原理、制备工艺以及研究进展。
论文第二章介绍了本论文的研究方法，详细介绍了玻璃样品制备、性能测试、玻璃光波导制备以及光谱理论分析与计算、离子交换原理、激光谱理论等。论文第三章研究了不同Al2O3、BaO、Na2O、Li2O、La2O3、Y2O3和AlF3等玻璃组分对磷酸盐玻璃化学稳定性、物理性质以及光谱性质的影响，实验发现：高Al2O3含量有利于提高玻璃样品的化学稳定性；碱金属氧化物Na2O和Li2O对玻璃样品的化学稳定性不利；对于含Y2O3和La2O3较多的玻璃样品，Y2O3由于其离子半径较小，对玻璃样品的析晶性能影响不大，但引入离子半径较大的La2O3却明显降低了玻璃样品的热稳定性。最后，研制出适于离子交换法制备光波导器件的WM/YE-2和WMLi磷酸盐玻璃材料，其中WM/YE-2用于Ag+-Na+离子交换，WMLi用于Ag+-Li+离子交换。WM/YE-2玻璃中铒离子的峰值发射截面为0.72×10-20cm2，WMLi玻璃中铒离子的峰值发射截面为0.65×10-20cm2。通过水浴和盐浴失重测试发现WM/YE-2玻璃和WMLi玻璃具有优良的化学稳定性，优于Kigre公司的MM-1玻璃和Schott公司的IOG-1玻璃。
论文第四章首先分析了几种含Na+离子的碲酸盐玻璃的物理性质、热性质和光谱性质，初步确定碲-钨-钠玻璃比较适合用于离子交换法制备光波导器件。碲-钨-钠玻璃的转变温度高于通常的离子交换温度，铒离子在碲-钨-钠玻璃中具有较大的受激发射截面和较宽的荧光半高宽。随后，分别研究了WO3、GeO2、B2O3等玻璃组分对碲-钨-钠玻璃性质的影响，实验发现：随着WO3含量的增加，玻璃样品的密度、折射率、转变温度Tg和Tx-Tg均增大，但光谱性质变化不大；随着GeO2含量的增加，玻璃样品的密度和折射率减小，转变温度Tg和Tx-Tg均增大，同样光谱性质变化不大；随着B2O3含量的增加，玻璃样品中铒离子的1.5μm波段荧光强度逐渐减弱，荧光半高宽减小，铒离子的4I13/2能级荧光寿命从3.9ms降低为2.5ms。最后，综合以上实验结果，研制了一个用于Ag+-Na+离子交换法制备光波导器件的掺铒碲酸盐玻璃基质材料WMTe，玻璃转变温度Tg和析晶开始温度Tx分别为377℃和488℃，折射率nd为2.0148，其中铒离子的浓度为2.0×1020cm-3，峰值发射截面为9.1×10-21cm2，FWHM为65nm。
论文第五章研究了不同离子交换条件，熔盐组成、温度、时间等参数以及后期处理对光波导性质的影响。实验发现：熔盐组成为1％AgNO3+99％KNO3时，不同温度、时间条件下均实现了632.8nm的多模光波导，1535nm的单模光波导，光波导的传输损耗均小于1dB/cm；离子交换时间对传输损耗的影响不大，但随着温度升高和熔盐中AgNO3含量的增加，传输损耗有增大的趋势；后期退火处理和二次离子交换使光波导从玻璃表面向玻璃内部移动。采用Ag+-Na+离子交换在WM/YE-2玻璃基质上成功制备了条状光波导放大器，光波导的传输损耗为0.14dB/cm，通道长度为3.7cm，宽度为7.5μm。单向980nm泵浦时，最大增益为7.8dB，增益系数为2.1dB/cm；双向980nm泵浦时，最大增益15.2dB，增益系数为4.1dB/cm。
论文第六章研究了不同铒离子浓度和镱、铒浓度配比对磷酸盐玻璃微片激光器的激光性能影响。采用LD泵浦，室温条件下所用玻璃样品均实现了铒离子的1.53μm连续激光输出。其中，铒离子浓度为4.9×1019ions/cm3，厚度为1mm的玻璃样品表现出最大的斜率效率26％；铒离子浓度为0.99×1019ions/cm3，厚度为2mm的玻璃样品实现了最大的输出功率80mW。
最后是本论文的结论部分，总结了全文的实验研究结果，同时指出了存在的不足和需要补充改进之处。