采用提拉法生长出了尺寸为30 mm×50 mm的Yb,Ho∶GdScO3晶体。通过X射线衍射得到了晶体的粉末衍射数据，使用GSAS软件进行了全谱拟合，得到了晶体的结构参数。测试了晶体的拉曼光谱，在100~700 cm-1观察到18个拉曼振动峰。对Yb,Ho∶GdScO3晶体的光谱特性进行了表征，并计算了Yb3+的吸收截面，其在940、975 nm处的吸收截面分别为0.31×10-20、0.42×10-20 cm2。采用Judd-Ofelt理论计算了Ho3+的跃迁强度参量Ωt，Ω4/Ω6值为2.04，并计算了辐射跃迁概率、能级寿命及荧光分支比等光谱参数。结果表明，Yb,Ho∶GdScO3晶体的发光性能良好，是一种有前景的2~3 μm激光晶体候选材料。

采用提拉法成功地生长了Sm³⁺掺杂CaDyAlO₄晶体，并对其可见光光学性能进行研究，利用Judd?Ofelt理论，得到强度参数、自发辐射概率及荧光分支比等重要的光谱性能参数。该晶体在353 nm处吸收峰最强，半高宽（FWHM）为13 nm，吸收截面为1.11×10^-20 cm²；在353 nm激发下，获得了500～650 nm的超宽带橙黄光发射，Dy³⁺离子和Sm³⁺离子的主要发射峰分别位于570 nm和620 nm处，发射截面分别为4.15×10^-20 cm²和4.03×10^-20 cm²。上述结果表明，Sm³⁺∶CaDyAlO₄晶体可能是500～650 nm橙黄色调谐激光器的一种有前景的增益材料。

采用熔融淬冷法制备了两种浓度的Pr3+掺杂GeSe2-Ga2Se3-CsI(GGC)硫卤玻璃。在2.0 μm激光激励下,比较了玻璃片(2 mm)和玻璃柱(6 mm)的荧光发射光谱。用Judd-Ofelt理论计算分析了Pr3+掺杂Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃的强度参数Ωi(i=2,4,6)和辐射寿命τrad等光谱参数。通过拟合衰变曲线,测得了玻璃的荧光寿命值(0.5% Pr3+: 3.08 ms)。所制备的光纤具备双包层结构,通过截断法得到光纤在7.6 μm处的最低损耗为2.27 dB/cm。

采用传统高温熔融法合成了玻璃组成为B2O3-GeO2-15GdF3-(40-x)Gd2O3-xEu2O3 (0≤x≤10)的Eu3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃。在硼锗酸盐玻璃基质中, Gd2O3和GdF3稀土试剂的总含量高达55％, 从而确保其密度高于6.4 g/cm3。闪烁玻璃的光学性能通过光学透过光谱、光致发光光谱、X射线激发发射(XEL)光谱和荧光衰减曲线来表征。玻璃中Gd3+→Eu3+离子的能量传递通过激发光谱、发射光谱和Gd3+-Eu3+离子间距得到证明, 同时也确定了在紫外线和X射线激发下Eu3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃的最佳浓度。Judd-Ofelt理论分析了玻璃中Eu―O键的共价性随Eu3+掺杂浓度增加而显著增强。Eu3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃在80~470 K温度范围内荧光衰减曲线和发射光谱的温度依赖关系最终证实了其具有较好的发光稳定性。

采用高温固相法在1 300 ℃煅烧2小时制备了不同浓度Dy3+离子掺杂的YNbO4微晶粉末, 测量了样品的X射线衍射谱, 结果表明生成了纯相YNbO4微晶结构。采用漫反射积分球和光纤光谱仪测量了样品吸收谱, 并通过Judd-Ofelt理论计算了Dy3+掺杂YNbO4微晶粉末样品的光谱强度参数Ω2、Ω4、Ω6, 以及实验和理论振子强度。测量了监测波长为577 nm的样品激发谱, 结果表明在260 nm处有一个强激发峰, 其主要由YNbO4晶格吸收产生, 在其他波段还有几个较强激发峰, 主要归因于Dy3+离子的4f-4f跃迁。测量了270 nm和360 nm波长激发下的发射谱, 观察到了相似的发射峰分布。通过不同Dy3+掺杂浓度样品发射峰比较, 发现了浓度猝灭效应。根据能量传递理论分析表明, Dy3+离子的浓度猝灭属于电偶极-电偶极相互作用。最后, 计算了样品的CIE色坐标, 发现最接近于白光区域的色坐标为(0.219, 0.166)。

使用常规固相法制备了不同Sm3+掺杂浓度的BaGd2ZnO5∶Sm3+的微晶粉末。通过X射线衍射图分析确认所有产物均为纯相BaGd2ZnO5。采用积分球测量微晶粉末的漫反射谱并计算得到其吸收谱, 通过吸收谱采用Judd-Ofelt理论计算得到样品的谱线强度参数Ωλ(λ=2,4,6), 从而计算出理论振子强度和实验振子强度, 其偏差为δrms=1.26×10-7。计算了Sm3+的各个能级跃迁的电偶极矩跃迁几率、磁偶极矩跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命参数。发现4G5/2能级的寿命较长, 为4.82 ms, 可用作激光发生过程的上能级; 4G5/2到6H9/2和4G5/2到6H7/2的跃迁几率和跃迁分支比明显高于其他跃迁, 对应于Sm3+发射光谱中610 nm和660 nm处两个强发射峰。测量了发射波长为610 nm的激发光谱, 发现了由于Sm3+的4f-4f跃迁引起的6个激发峰。另外, 测量了410 nm激发下的发射光谱, 发现分别在570, 610, 660 nm处的强发射峰。通过研究3个强发射峰处的发光强度随Sm3+的掺杂浓度变化, 发现了Sm3+发光的浓度猝灭现象。根据能量转移理论的分析结果表明, Sm3+离子中的浓度猝灭机制属于偶极-偶极相互作用。CIE颜色坐标的计算结果表明, 5个样品的所有坐标都位于橙红区域。

以52SiO2-8Na2CO3-16Al2O3-33NaF-3LuF3-0.15Yb2O3-0.03Ho2O3的配比方式, 在1 500 ℃的温度下通过高温熔融法制备了Ho3+/Yb3+共掺杂的氟氧化物玻璃样品和玻璃陶瓷样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品的光谱特性。根据吸收谱计算得到的谱线强度参数Ωλ(λ=2,4,6),从而计算出理论振子强度和实验振子强度, 二者的均方根差为δrms=8.23×10-7。计算了Ho3+的各个能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命参数。结果表明：(1)5I7级寿命较长, 为0.28 ms,适合作为上转换中间能级; (2)5I6→5I8能级的跃迁分支比为90.90%, 可用于产生1 167 nm的激光。在980 nm红外激光的激发下, Ho3+/Yb3+共掺杂的玻璃陶瓷具有强绿色(550 nm)上转换荧光和较强红色(650 nm)上转换荧光,绿光和红光分别对应5S2,5F4→5I8和5F5→5I8的能级跃迁。根据上转换发射功率与980 nm LD激光器功率的关系估算出跃迁过程吸收光子数目分别为2.16和2.18, 由此确定出该跃迁过程为双光子吸收过程。结果表明, 玻璃陶瓷在绿色上转换发光材料中具有潜在的应用价值。

以掺杂光子晶体光纤为介质的光纤激光器一直受到科研工作者的广泛关注, 应用于光子晶体光纤纤芯的掺稀土元素玻璃的制备成为研制掺杂光子晶体光纤的关键问题。 利用高温熔融工艺制备钕离子掺杂的40SiO2-14Al2O3-(40-x)CdO-2Li2O-2K2O-2Na2O-xNd2O3(x=0.07, 0.14, 0.21, 0.35, 0.42, 0.56 mol)重金属硅酸盐玻璃系统, 测试了其吸收光谱和荧光光谱。 采用Judd-Ofelt理论, 计算了玻璃样品的强度参数Ωt(t=2, 4, 6)以及钕离子的自发辐射概率、 荧光分支比、 荧光辐射寿命等参数。 利用测得的荧光光谱计算了钕离子能级跃迁4F3/2→4I11/2的受激发射截面及荧光有效线宽。 结果表明: 当掺Nd2O3的摩尔分数为0.42时, 制备的镉铝重金属硅酸盐玻璃具有较大的受激发射截面和比较宽的荧光有效线宽, 且与相关文献中的钕离子掺杂玻璃相比, 具有良好的激光性能和增益性能, 有望在研制掺杂光子晶体光纤中得到应用。