Bi2O3的能带为~3.1eV，位于可见区域(1.7~3.1 eV)，远远小于SiO2的能带(~10.2 eV)。Bi2O3的窄带隙接近半导体的能带，导致铋酸盐玻璃具有类似于半导体的特性。

Bi2O3作为非传统的玻璃形成体，不能SiO2那样单独形成玻璃，需要引入其他成分来参与网络结构，提高形成玻璃的能力，增加其稳定性。本次毕设中主要用到的是SiO2，B2O3，Ga2O3等辅助Bi2O3形成玻璃。

1.2.2 稀土离子在玻璃中的发光

稀土离子通常以三价态的形式存在，它们均逸出一个4f电子和两个6s2电子。由于剩下来的4f电子因受到外层的电子的屏蔽效果，它的吸收波长和荧光波长不容易受到外场影响。但是由于稀土离子是处于基质环境之中，基质与稀土离子相互作用必然影响稀土离子的发光性质，所以稀土离子在基质材料中的光谱性质是由稀土离子和基质材料共同决定的。

玻璃与其它固体发光基质材料相比，其特点为：

(1) 玻璃是光学各向同性的，能够非常均匀地掺杂浓度很高的其它的激活离子，能够得到光学质量好的大块成品；

(2) 玻璃激光器还可以做成各种不同形状，有直径为几微米的纤维，直径为几厘米的，长度为两米的棒，以及直径达将近一米的棒以及厚度为几厘米的大片；

(3) 玻璃中稀土离子的固有发射线还比晶体中的宽，这种加宽的线宽提供了获得短的光脉冲的可能。

玻璃激光器和晶体激光器互为补充。玻璃由于其体积大、物理参数适应性强、荧光谱线展宽等特性，因此更适用于高能量脉冲的运转。

由于，铋酸盐玻璃红外透过率的优异性能，较低的熔化温度和玻璃转变温度，较高的机械强度与稳定的化学性能，以及无毒性等。这是由于近红外发光的基质材料首先应该具有良好的透红外性质、低的声子能量和较好的物化性质。

(1)　 掺杂Yb3+离子的特点

Yb3+离子具有简单的能级，吸收谱只有2F5/2到2F7/2的能级跃迁，不能像Er3+, Pr3+, Nd3+和Tm3+离子那样直接用J–O理论来计算其光谱参数。Yb3+离子具有以下优点：

(a) Yb3+离子在900nm~980nm之间存在很宽的吸收带，所以泵浦源可选择多种半导体激光器和Ti:宝石激光器。

(b) Yb3+离子不存在激发态吸收，交叉驰豫，上转换效应，所以激光的交叉截面较高。

(c) Yb3+离子在900~1150nm有较宽的发射光谱，适合于超短激光脉冲的产生。

(d) Yb3+离子可作为其它稀土离子的敏化离子。

随着LD激光器的发展，掺Yb3+离子的激光玻璃在二十世纪九十年代掀起了热潮，国内外先后有人在掺Yb3+硼酸盐、硅酸盐、氟磷酸盐以及磷酸盐玻璃中实现了激光输出。但更多的研究工作主要集中在光谱性质的研究，以探索开发出更适用于半导体激光器泵浦的掺Yb3+离子玻璃基质。最初关于掺Yb3+离子激光玻璃的光谱性质较详细的研究是在1981年由Weber等人报导。研究表明，与磷酸盐玻璃、氧氟酸盐和硅酸盐玻璃相比，Yb3+离子在硼酸盐和磷酸盐玻璃中的发射截面较大。1995年Zou等人对大量掺Yb3+氧化物玻璃的光谱性质和激光特性的研究发现，通常情况下Yb3+离子在由多种网络形成体所构成的玻璃介质中拥有的发射截面比较大，然而在仅由单一的网络形成体所构成的玻璃介质中，不论是否拥有网络修饰体，它的发射截面都比较小。由于结构简单，储能效率高、荧光寿命长、宽的增益带宽，和在970nm左右与二极管激光器的抽运波长(0.9～1.1微米)耦合效果好等优点，Yb3+离子在半导体抽运激光装备上拥有极为广阔的应用前景。

(2)　 掺杂Er3+离子的特点 Yb/Er/Tm共掺铋酸盐玻璃光谱性质的研究(3):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_50871.html