玻璃结构基因模拟法可以实现在有限数据下对玻璃性质及玻璃成分的准确模拟及设计。针对碱金属（Li₂O、Na₂O）改性的磷酸盐钕玻璃，笔者采用玻璃结构基因模拟法，建立了玻璃红外结构基团（S）、玻璃成分（C）与多种性质（P）间的结构‐性质（S‐P）模型、成分‐结构（C‐S）模型及成分‐结构‐性质（C‐S‐P）模型。模拟结果显示，受激发射截面（σ_emi）、有效线宽（Δλ_eff）、荧光寿命（τ_f）及Judd‐Ofelt参量（Ω₂、Ω₄、Ω₆）等关键性质的模拟精度皆较为理想。采用混合碱样品PLN对模型进行了实验验证，结果表明，样品各项性质的预测值与实测值匹配较好且二者之间的相对误差均小于0.6%。

掺镱石英光纤是高功率光纤激光器的核心元件, 其纤芯材料是掺镱石英玻璃。掺镱石英光纤的性能与掺镱石英玻璃纤芯材料的性质密切相关。本文总结了应用溶胶-凝胶法结合高温粉末烧结的方法制备系列Al、P、F、B、Ce共掺杂的掺镱石英玻璃, 以及不同共掺元素对掺镱石英玻璃的光学、光谱及结构的影响等方面的进展, 为优化掺镱石英光纤的激光性能提供了参考, 并指出未来应将重点关注掺镱石英玻璃微观结构与掺镱石英光纤激光性能之间的关联。

采用熔融淬冷法制备了新型的Er3+/RE3+(RE3+=Ce3+,Tb3+)掺杂的GeO2-TeO2-Na2O玻璃。测试了样品的差示扫描分析曲线、可见/近红外透过率、拉曼光谱、吸收光谱和1.53 μm发光光谱。研究发现适量的TeO2对GeO2的取代提高了玻璃的热稳定性, 缩短了样品的吸收截止边。拉曼分析表明该系统玻璃有着宽广的红外透过范围。同时研究了980 nm激发下稀土离子(RE3+=Ce3+,Tb3+)的加入对Er3+掺杂的45GeO2-45TeO2-10Na2O玻璃的光谱性能和能量传递的影响。发现随着Ce3+浓度增加大大地提高了1.53 μm的发光强度, CeO2的最佳掺杂摩尔分数为0.1%, 而Tb3+的共掺降低了1.53 μm的发光强度。可见Er3+/Ce3+掺杂的45GeO2-45TeO2-10Na2O玻璃在C波段光纤放大器方面有潜在的应用前景。

吸附树脂层析法是表征环境水样有机物亲疏水组分分布的常用方法。 作为柱层析的基本参数, 临界保留因子对亲疏水物质的吸附及分离效果具有潜在影响。 以河北某水库的水样为例, 将有机物分为亲水物(HIS)、 疏水酸(HOB)、 疏水碱(HOA)和疏水中性物(HON), 考察了在不同临界保留因子分离条件下(k′cr=5, 10, 25, 50, 100)亲疏水组分有机物含量分布, 并着重考察了其光谱学特性。 研究发现, 亲疏水组分的浓度分布取决于k′cr值的设置, 疏水组分的比例和疏水程度随k′cr的增大而增大。 在250~280 nm波长范围内, 亲水组分HIS的紫外吸光度随k′cr的增高而增高, 而疏水组分HOA和HOB则呈现相反趋势, 亲水与疏水组分之间的紫外光谱差异性随k′cr增大而增大。 此外, 疏水组分单位质量浓度的吸光度对k′cr的取值敏感, 推测k′cr可能影响所得组分的芳香族官能团性质。 进一步考察了各组分的三维荧光光谱, 并采用荧光区域积分和荧光指数对图谱进行解析。 结果表明, 亲疏水组分的荧光峰形态、 荧光区域分布和荧光团密度与k′cr值有关, 荧光指数BIX, HIXem和Peak T/C对k′cr的取值敏感, 说明k′cr可能对所得组分的具体化学组成乃至迁移转化行为产生影响。 因此在分离并表征环境水样的亲疏水组分分布时, 应特别注意临界保留因子的设置并明确标明其取值。

用高温熔融法制备了Tm₂O₃掺杂的55GeO₂-15PbO-5PbF₂-10BaO-10ZnO-5K₂O锗酸盐玻璃,测试了该玻璃的热稳定性和结构,得到其热稳定性参数大于180 ℃。通过红外光谱测试了该玻璃的羟基含量,得到羟基吸收系数小于0.51 cm ^-1。测试了不同Tm₂O₃掺杂浓度下样品的吸收光谱和荧光光谱。研究结果表明,随着Tm₂O₃质量分数的增加,Tm ³⁺之间的交叉弛豫速率增大。当Tm₂O₃的质量分数为5%时,1880 nm处的荧光强度最强, ³F₄到 ³H₆能级跃迁的峰值发射截面高达5.84×10 ^-21 cm ²。

采用柠檬酸燃烧法制备Er,Yb∶(LaLu)2O3陶瓷粉体，用X射线衍射对其进行了物相鉴定，研究表明1 000 ℃时已经得到纯相的(LaLu)2O3。采用冷等静压-真空烧结法制备了Er,Yb∶(LaLu)2O3和Er∶(LaLu)2O3陶瓷，对陶瓷的结构和光谱性能进行了详细的研究，研究发现掺杂5%Yb3+和10%La3+样品的上转换发光强度与未掺Yb3+、La3+样品相比明显增大，根据上转换光谱显示较强发射峰位于564 nm和661 nm处，对应Er3+的4S3/2(2H11/2)→4I15/2能级跃迁和4F9/2→4I15/2能级跃迁，并讨论了Er3+-Yb3+的能量传递过程及其上转换发光机制。

采用高温固相法, 以50Nb2O5-40Y2O3-2Nd2O3-8Yb2O3的量比在1 300 ℃下制备Nd3+/Yb3+掺杂YNbO4粉末样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性。由吸收谱中各吸收峰面积计算得到谱线强度参数Ωλ (λ=2, 4, 6), 进而得出理论振子强度及实验振子强度, 二者均方根偏差δrms=1.618×10-7。计算了Nd3+能级4F3/2→4IJ′(J′=15/2, 13/2, 11/2, 9/2)跃迁几率、跃迁分支比和能级寿命。4F3/2→4I11/2跃迁分支比最高(56.91%), 对应波长1 062 nm。且亚稳态4F3/2能级寿命较长, 为1.435 2 ms, 适合作为上转换中间能级。在980 nm 半导体激光器激发下, 观测到波长为487, 541, 662 nm上转换发光, 分别对应于Nd3+的2G9/2→4I9/2、4G7/2→4I9/2 和 4G7/2→4I13/2辐射跃迁。通过样品上转换发射功率与激光器工作电流进行的曲线拟合, 得到吸收光子数目依次为2.06, 1.99, 2.15, 确定3个发射峰均对应于双光子吸收。

采用熔融淬冷法制备得到透明的Tm3+/Er3+/Yb3+掺杂镓锗钠玻璃。对比研究了808 nm和980 nm激发下Tm2O3含量对样品可见-红外光学光谱特性的影响。 结合稀土离子能级结构,分析了Tm3+、Er3+和Yb3+离子之间的能量传递机制。结果表明:在808 nm和980 nm的激发下，Tm3+/Er3+/Yb3+掺杂样品中均观察到了473，655，521，544 nm的蓝、红和绿光。在808 nm激发下，随着Tm3+浓度的增加，Tm3+:1 800 nm 和Er3+:1 530 nm发射强度的比率 I1.8/I1.53逐渐增大。由于在Tm3+和Er3+间的能量传递有效地改变了红光和绿光的发射强度，473，521，655 nm的发光强度呈现先升高再降低的趋势，在Tm2O3掺杂摩尔分数为0.3%时达到最大值。而在980 nm激发下，由于Yb3+对Er3+和Tm3+的能量传递起主要作用，使得其上转换红光(655 nm)、绿光(521 nm和544 nm)和蓝光(473 nm)的发光强度高于808 nm激发下的上转换发光。