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随着光通信技术的发展以及通信容量的迅速提高，现有的Er3+掺杂光纤放大器(EDFA)因受到放大带宽的限制，将很难满足未来覆盖整个光通信窗口的高容量超宽带通信需求，因而对宽带光放大器的研究显得十分重要。而可以实现宽带放大的Raman光纤放大器又因为增益效率低、能量消耗大和结构复杂等原因限制了其应用。自2003年Fujimoto等人在Bi掺杂硅酸盐玻璃中实现了光放大以来，Bi掺杂的玻璃具有覆盖几乎整个光通信窗口(1100nm-1600nm)的宽带近红外荧光，被认为是极具潜力的宽带光纤放大器的材料。Bi掺杂玻璃荧光半高宽(FWHM)达到600nm，荧光寿命通常为几百微秒甚至达到了1725μs。尽管国内外研究人员已经在Bi掺杂的石英玻璃中实现了激光输出并在Bi掺杂多组分玻璃中获得了光放大。但是Bi掺杂材料的宽带近红外荧光机理尚不明确，缺乏有效直观的实验手段来确定Bi离子在材料中的结构。此外，与Bi的近红外荧光相关的活性离子在商业化激光器工作波长（808nm、980nm和1064nm）的吸收截面较小，因而泵浦效率较低。
本文以具有高的玻璃转变温度Tg，良好的机械性能以及热稳定性能的La2O3-Al2O3-SiO2(LAS)玻璃体系作为Bi掺杂的玻璃基质。通过改变Bi2O3的掺杂浓度，研究了不同Bi掺杂浓度的Bi-LAS玻璃的光谱特性，Bi2O3掺杂浓度为3.0mole％时获得最优的荧光强度，500nm激发的半高宽和荧光寿命分别为331nm和316μs。不同Bi掺杂浓度的Bi-LAS样品，在500nm激发下荧光半高宽可达353nm，在700nm激发下的荧光寿命值为536μs。此外，我们还研究了不同测试温度下，Bi掺杂LAS样品的近红外荧光性能。发现不同温度下，Bi离子的发光中心有良好的热稳定性，近红外荧光不受热淬灭效应的影响。
在讨论Bi掺杂LAS玻璃近红外荧光发光机理时，通过研究不同泵浦波长激发下Bi掺杂LAS玻璃的荧光光谱和荧光寿命衰减曲线（非一阶指数形式衰减），推测出玻璃中存在Bi的多个近红外荧光活性中心。通过研究玻璃的XPS图谱，发现Bi掺杂玻璃中存在低价态的Bi离子，结合能级图分析，将LAS玻璃中Bi的宽带近红外发光归结为Bi0离子的2D3/2(1)→4S3/2能级跃迁和Bi+离子的3p1→3p0能级跃迁。
本工作中还进行了大尺寸Bi掺杂硅酸盐玻璃的熔制以及光纤拉制的尝试。以14La2O3-20Al2O3-65SiO2-1.0Bi2O3(inmole％)作为芯层组分，进行了大尺寸玻璃熔制，并以石英毛细管作为包层材料进行了光纤拉制。拉制得到的单包层光纤在808nm激光的泵浦下，获得了位于1350nm的宽带近红外荧光，该荧光峰由位于1225nm，1323nm和1436nm的三个高斯峰构成，光纤荧光谱的半高宽约为400nm，比块体玻璃荧光半高宽大150nm左右。
通过Yb3+离子与Bi共掺，利用Yb3+离子与Bi活性离子之间的能量传递作用提高了800nm和896nm激发下与Bi离子相关的近红外荧光性能，在2.0Yb-2.0Bi-LAS玻璃样品中的能量传递效率达42％。