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中红外固体激光器(2～5μm)在卫星遥感、红外医疗、军事对抗、分子监测等领域具有非常重要的应用，是固体激光器发展的一个重要方向。Ⅱ-Ⅵ族化合物(ZnSe、ZnS等)具有光学声子截止能量低，导热性能好、物理化学性能稳定、中红外透过率高等优点是作为中红外固体激光器增益介质优良的基质材料。过渡金属离子TM2+（Cr、Fe2+等）掺杂的Ⅱ-Ⅵ族化合物材料在中红外波段具有很宽的增益带宽，大的吸收和发射截面，并且还具有强而宽的吸收和发射带，是具有重要应用前景的中红外宽调谐增益介质，成为近年来中红外固体激光材料研究热点。本文以Cr和Fe两种离子单掺和Cr、Fe及Co、Fe离子共掺的ZnSe和ZnS为研究对象，详细研究了上述材料的制备方法、材料表征、光谱和激光特性和共掺离子间能量传递机理等。 本研究主要内容包括：⑴采用高温热扩散法制备了Cr/Fe∶ZnSe/ZnS多晶样品，研究了扩散离子浓度和扩散时间以及扩散温度之间的关系。样品厚度为2mm时，Cr∶ZnSe、在900℃时最佳的扩散时间为6～10天;Cr∶ ZnS、Fe∶ZnSe在950℃最佳扩散时间分别为为5～9天、10～13天;Fe∶ZnS在1000℃温度时最佳扩散时间为9～12天。对样品进行了XRD粉末衍射物相分析，结果表明离子掺杂后对ZnSe和ZnS的晶格参数影响很小。用光学显微照片对样品表面形态进行了表征。⑵研究了Cr∶ZnSe和Cr∶ZnS的吸收和荧光光谱。Cr∶ZnSe和Cr∶ZnS吸收光谱中心波长分别为1770nm和1670nm，对应于Cr2+的5E→5T2能级跃迁，吸收系数分别为11cm-1和10cm-1，二者都存在Cr的离子价态迁移吸收，并且吸收边都发生了红移。荧光光谱的中心波长分别位于2330nm和2240nm附近，5E→5T2跃迁荧光寿命分别为7.8μs和5μs。⑶研究了Fe∶ZnSe和Fe∶ZnS的吸收和荧光光谱。Fe∶ZnSe和Fe∶ZnS吸收光谱的中心波长分别位于3μm和2.9μm，吸收截面分别为0.97×10-18cm2和1.3×10-18cm2。Fe离子在ZnSe和ZnS中存在有价态迁移吸收，但是吸收边并没有发生明显的移动。Fe∶ZnSe和Fe∶ZnS在3～4.5μm范围内都能检测到荧光信号，后者相对前者荧光光谱向短波方向移动了～100nm。Fe2+在室温下存在很严重的温度淬灭效应。⑷开展了Cr∶ZnSe激光实验研究工作。当泵浦功率为1.49W时，Cr∶ ZnSe获得最大的激光输出功率为388mW，光光转换效率达到了26％。室温下，对Fe∶ZnSe用HF激光器进行泵浦，当抽运光的能量为100mJ时，在室温下获得了15mJ的4.3μm激光输出。光光转化效率为15％，斜效率达到了18％。⑸采用阶梯温度热扩散法制备了Cr, Fe∶ZnSe/ZnS、Co，Fe∶ZnSe/ZnS多晶样品，扩散时间为15天。对掺杂离子浓度进行了测试。对样品进行了XRD粉末衍射物相分析，离子掺杂对ZnSe和ZnS的晶格参数影响不是很大。用光学显微照片和SEM图像对样品表面进行了表征。⑹测试分析了Cr, Fe∶ZnSe/ZnS的光谱测试性能。Cr, Fe∶ZnSe在1770nm和3μm附近都有吸收，吸收系数分别为9cm-1和6.8cm-1。Cr, Fe∶ZnS吸收中心波长分别位于1.67μm和2.9μm附近，吸收系数分别为13.03cm-1和6.67cm-1。由于Cr离子的掺杂导致了吸收边发生了红移。在Cr2+的吸收范围内激发，均检测到了Fe2+的荧光，存在Cr2+→Fe2+能量转移，传递效率跟离子浓度比例有关。⑺通过对Co，Fe∶ZnSe/ZnS光谱的研究，证实Co2+和Fe2+之间也可以存在共振能量传递。由于Co2+和Fe2+在ZnSe、ZnS的发射和吸收谱的混叠程度更大，其能量传递的速率和效率更高，更有利于通过能量传递途径实现激光泵浦。