稀土离子拥有丰富的电子能级，是实现各种主动光学应用介质的理想掺杂物。在硅酸盐或氟化物玻璃中，由于其较高的声子能量，很难获得稀土离子的中红外跃迁发光。稀土掺杂硫系玻璃因其低的声子能量，近年来受到广泛关注，也取得了一些较好的成就。但在中红外激光方面，仍毫无建树，需要一种有效的手段增强稀土掺杂硫系玻璃的中红外发光。研究发现，析晶处理后硫系玻璃的发光能够得到有效的增强。然而，增强机理因涉及到稀土离子局域环境变化和晶体场影响，尚未有清晰的实验论证。

 本实验室近期制备和表征了80GeS₂·20Ga₂S₃:0.5Tm₂S₃硫系玻璃陶瓷，并讨论了其中的中红外发光增强机理。通过热处理获得了~50nm尺寸的Ga₂S₃晶体析出。光谱研究发现，析晶处理后Tm3+的3.8μm发光强度增强了约5倍，荧光寿命延长了约76s。电子能量损失谱（如图1所示）表明该发光增强效应与玻璃陶瓷样品中富锗区的形成有关。通过研究不同GeS₂含量和不同β-GeS₂结晶程度的玻璃样品的发光光谱，也验证了这一结论。该工作已发表在Applied Physics Letters, 100, 231910 (2012).

图1 80GeS₂·20Ga₂S₃:0.5Tm₂S₃玻璃陶瓷样品的HAADF照片和Ge、S、Ga、和Tm元素的EELS元素分布图。