随着激光技术的不断发展，激光器已经实现了从可见波段向中红外波段的跨越。尤其是2μm波段激光，在军事、空间通信、医疗以及环境监测领域具有不可替代的作用。目前，对稀土掺杂激光材料的研究主要集中在晶体、石英玻璃、硅酸盐玻璃、重金属氧化物玻璃和氟化物玻璃材料。其中硅酸盐玻璃具有膨胀系数低、机械强度高和热稳定好的优点，是一种优良的激光玻璃材料。　　本论文通过调整多组分硅酸盐玻璃的组分和制备工艺，优化稀土离子掺杂方式和浓度比，制备出发光性能优异的硅酸盐玻璃材料，为后续光纤拉制以及激光输出奠定理论基础和实验基础。　　本论文主要包括五章。第一章为文献综述，首先概述了光纤激光器的原理和组成，介绍了2μm稀土发光离子的发光机理以及2μm激光的主要应用，详细阐述了硅酸盐玻璃和其他玻璃基质的结构特点以及最新的研究成果，最后提出本文的主要研究思路和研究方法。　　第二章为实验方法以及理论计算部分。主要介绍了样品制备、试验方法、性能测试手段、光谱理论参数的计算和分析方法，为下文的计算分析提供理论基础。　　第三章主要研究硅酸盐玻璃的物理性能。按照第二章所述的制备方法，制备出五组组分不同的硅酸盐玻璃样品。分别测试所制备样品的密度和折射率并进行热学分析。通过比较初步选出ΔT大于160℃的四组玻璃体系，分别标记为SBL、SCK、SAC和SPB组分。之后对以上四组玻璃组分进行抗析晶实验，这是光纤前期准备工作中最重要的一步，为光纤制备筛选合适的基质材料。经过900℃的再加热处理，SCK和SPB失透析晶，SAC和SBL样品透明性良好，将抗析晶实验后的玻璃样品进行X射线衍射实验，SAC 和 SBL样品没有出现明显的析晶峰，因此选取SAC和SBL玻璃组分作为光纤基质。　　第四章是本论文的主要内容。在已经选取的玻璃基质中，首先掺杂了不同浓度的Tm2O3，利用Judd-Ofelt理论计算了Tm3+在硅酸盐玻璃中的J-O强度参数以及包括Tm3+的荧光分支比和自发辐射跃迁几率在内的各项光谱参数。研究了不同浓度Tm3+掺杂的硅酸盐玻璃的荧光光谱。当Tm3+的掺杂浓度达到2mol%时，荧光强度达到最大。计算了Tm3+:3F4→3H6能级跃迁的受激发射截面，数值为9.7×10-21cm2。对Tm3+/Yb3+、Er3+/Tm3+、Tm3+/Ho3+及Ho3+/Yb3+共掺硅酸盐玻璃进行了详细的分析。在Tm3+/Yb3+共掺的硅酸盐玻璃中，计算了Tm3+的J-O强度参数、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和荧光寿命。分析了能量传递机理并根据Forster-Dexter理论计算出Yb3+:2F5/2和Tm3+:3H5之间的能量传递系数为5.43×10-41cm6/s。在808和980nm LD泵浦下，不同浓度比的Er3+/Tm3+共掺的硅酸盐玻璃都观察到Tm3+的1.8μm发光，确定了Er3+/Tm3+的最佳掺杂比为3:2。详细讨论了Tm3+和 Er3+之间的能量传递机理。通过测试Er3+:4I13/2能级的寿命，计算出Er3+:4I13/2→Tm3+:3F4能级的能量转移效率高达91.2%。在Tm3+/Ho3+共掺的硅酸盐玻璃中，通过引入氟化物，硅酸盐玻璃中的OH-含量大幅减少，当BaF2为15mol%时，表征OH-含量的羟基系数αOH-从1.4 cm-1下降为0.545cm-1。计算得到的 Tm3+:3F4→3H6 和 Ho3+:5I7→5I8 能级跃迁的受激发射截面分别为8.25×10-21cm2和7.33×10-21cm2，且增益性能良好。最后通过Ho3+/Yb3+共掺的方式来增强 Ho3+的 2μm 发光。Ho3+:5I7→5I8 能级跃迁的受激发射截面为5.04×10-21cm2。Yb3+:2F5/2 能级到 Ho3+:5I6 能级的微观能量传递系数为2.3×10-40cm6/s。通过Tm3+/Yb3+、Er3+/Tm3+、Tm3+/Ho3+及Ho3+/Yb3+等稀土共掺的方式，可以有效的增强发光离子的2μm发光。　　最后在本文结论部分，总结了全文的实验结果，分析了存在的问题。