随着全球信息化进程的不断推进，信息量需求的不断增加，提升光纤通信系统中的数据传输容量，拓宽现有以三价铒离子为基础的光纤放大器的传输带宽，或者寻求新型的覆盖石英光纤通信窗口的发光材料成为光纤通信进一步发展和完善的关键。特别是随着5G和物联网的到来，除了对光纤宽带放大器和激光器提出了更高的要求之外，对近红外发光的特种掺杂光纤的制造技术同样提出了更高的要求。本文针对目前存在的一些技术问题和难点，从近红外宽带发光特种掺杂光纤的材料组成和制备方法两方面做了相关的研究。但是对光纤的材料组成研究通常会耗费巨大的人力与物力，并且常常难以精确的控制。因此本文以近红外发光玻璃为中心研究了材料组成对铒离子掺杂和铋离子掺杂玻璃的光谱影响。另一方面，对光纤的制备手段进行了研究，并且制备了近红外发光的特种掺杂光纤，具体研究方面如下。
　　铋酸盐玻璃具有丰富的玻璃结构，因此，相比于传统的石英玻璃，铒掺杂铋酸盐玻璃可以得到更宽的近红外发射。但是，铋酸盐玻璃容易受到制备条件的影响。对此，论文首先系统的讨论了铋酸盐玻璃熔制温度和玻璃组成对铒离子光谱性能的影响。结果表明较低的熔制温度有利于铒离子的发射，较高的熔制温度会引起玻璃中铋金属纳米颗粒的团簇，导致玻璃质量的下降。CeO2的引入可以通过氧化-还原反应改善高温熔制下的玻璃性能，同时通过能量传递，可以有效抑制铒离子的激发态吸收和上转化发射，提升了近红外的发光强度。
　　其次，论文讨论了如何进一步丰富玻璃结构，以获得更宽的近红外发射。传统的硅磷酸盐玻璃同时具有硅酸盐玻璃和磷酸盐玻璃两种结构，是理想的宽带发光材料。但是，在利用传统的熔融淬冷法制备的硅磷酸盐玻璃，需要严格控制Si/P的比例，否则会导致玻璃的严重析晶，这就极大限制了玻璃结构的多样性。针对这一问题，论文提出了一种新方法可以制造出任意比例的硅磷酸盐玻璃。这种新方法被称为熔体共熔法。这种方法不会受到玻璃组分的限制，意味着在同一块玻璃中可以同时存在多种玻璃结构。作为证明，选择铒离子和铋离子作为掺杂剂。结果表明铒离子可以同时存在于多种玻璃结构中，产生了增宽的近红外发光。而铋离子由于d-d轨道的跃迁，更容易受到玻璃结构的影响，因而产生了超宽带近红外发光，覆盖了整个石英光纤的通讯窗口，有希望成为下一代光纤通信系统的基础元件。
　　以上的研究主要针对玻璃基质组成的调整，以期获得宽带近红外发光，为了进一步的改变近红外的发光状态，如获得具有偏振效应的近红外发射等，则需要通过对光纤结构的设计来实现。例如采用周期性的光子晶体光纤的结构，通过在纤芯周围设计一系列气孔结构改变有效折射率，从而获得有许多独特的属性。基于此，课题制备和研究了铋铒共掺杂高双折射光子晶体光纤。其中，铋离子和铒离子的共掺杂在830nm的激发下可以产生覆盖整个O-，E-，S-，C-和L-光纤通信波段的近红外宽带发射。结合高双折射光子晶体光纤的结构，可以得到单一的近红外偏振发射，有助于今后高功率激光器的研发。
　　最后，论文将3D打印技术引入到了光纤预制棒的制造中，相比于前文使用气相沉积和管棒堆积法等传统技术制备的铋铒共掺杂高双折射光子晶体光纤，3D打印技术可以轻易实现特种光纤的制备，例如光子晶体光纤和多芯光纤等。本文利用3D打印以及光纤拉制的工艺，制备了基本的单模、多模光纤和铋铒共掺杂单模，铋铒共掺杂多芯光纤，并且在830nm的激发下可以产生覆盖整个光纤通信窗口的近红外宽带发射。主要过程涉及到紫外敏感的单体准备，利用3D打印机进行预制棒的打印，光纤纤芯的准备，利用高温除去有机单体和光纤拉制。结果表明这种方法有希望打破传统光纤制造业的桎梏，为新型光纤的设计和制造奠定了基础。