Neste trabalho são apresentados os resultados da caracterização espectroscópica da matriz vítrea CASM, cuja composição é 47,4% CaO, 41,5% Al₂O₃, 7,0% SiO₂ e 4,1% MgO dopada com Nd³⁺, e também da matriz vítrea PbF, com composição 30PbF₂-20GaF₃-15InF₃-15ZnF₂-20CaF₂ dopada com Pr³⁺ e Pr³⁺/Yb³⁺. A caracterização tem por objetivo avaliar tais vidros dopados com íons lantanídios, como meios atrativos para sistemas laseres de quatro níveis, com emissões em 1076nm (⁴F_3/2 → ⁴I_11/2 do Nd³⁺), 1300nm (¹G₄ → ³H₅ do Pr³⁺) e na região do visível e ultravioleta próximo. As propriedades espectroscópicas são discutidas a partir dos espectros transmitância e absorção; espectros de emissão no infravermelho e no visível, tempos de vida dos níveis emissores em 1076nm (Nd³⁺) e 1300nm (Pr³⁺); espectros de Raman das matrizes e cálculos dos parâmetros fenomenológicos (Ω_λ) da teoria de Judd-Ofelt tanto para o Nd³⁺ quanto para o Pr³⁺. No caso do Pr³⁺ é considerada uma diferente atribuição para o nível (¹I₆ e avalia-se a inclusão dos Ω_λ, com λ ímpares, nos valores das forças de oscilador calculadas. Também avalia-se os processos de transferência de energia Pr³⁺ → Yb³⁺ nos vidros PbF. Tanto a matriz quanto os vidros CASM dopados com Nd³⁺ mostram transmissão no infravermelho até 4,5μm. O Nd³⁺ nessa matriz apresenta bandas de absorção largas e intensas em 800 e 590nm, ideais para bombeio com laser de diodo e laser de corante, respectivamente. A emissão em 1076nm apresenta supressão da luminescência a partir da concentração de 1% de Nd₂O₃ para o bombeio em 514nm (300 e 77K) e, a partir de 2,5% para o bombeio em 800nm (300 e 77K), devido a processos de relaxação cruzada e decaimento via fônons. Observam-se emissões na região do visível somente via processos de conversão ascendente de energia. Os parâmetros espectroscópicos mostram uma eficiência quântica (calculada a partir dos tempos de vida radiativo e experimental) de 95% para a emissão em 1076nm e um tempo de vida radiativo de 320 μs, sendo de 300μs o obtido experimentalmente para a amostra com 0,5% de Nd₂O₃. A partir desses resultados espectroscópicos, das propriedades mecânicas (microdureza de 800MPa), temperatura de transição vítrea de 750°C, ausência de água na matriz e estabilidade química, os vidros CASM podem ser considerados como promissores para serem usados como meio ativo para laseres de estado sólido. Em testes preliminares foi observada a emissão laser em 1076nm, com bombeio pelas linhas em 514 e 800nm de um laser de Ti:Safira. A eficiência é maior quando a linha de 800nm é empregada, pois a perda via processos de relaxação cruzada é menor. Os vidros PbF, tanto a matriz como os dopados com Pr³⁺ e Pr³⁺ /Yb³⁺, apresentam uma transmissão no infravermelho até 8,8μm. A emissão em 1300nm do Pr³⁺ é pouco intensa, pois o coeficiente de absorção em 980nm (usado para a excitação) é pequeno. Não é observada a emissão em 1300nm a partir de excitações em 514 e 800nm. A inclusão do Yb³⁺ no vidro com 1% de Pr³⁺ aumenta em até 40 vezes a área integrada sob a banda de emissão em 1300nm. Cálculos da probabilidade de transferência de energia mostram que o processo Yb³⁺ → Pr³⁺ é 8 vezes mais provável que o processo de retro-transferência. Os cálculos dos parâmetros de Judd-Ofelt (Pr³⁺) apresentam valores negativos de Ω₂. Somente quando os cálculos são realizados com a aproximação de Florez e Malta (reatribuição da posição do nível ¹I₆ e inclusão dos Ω_λ com λ ímpares), é que todos os parâmetros apresentam valores positivos e o erro no valor da força de oscilador calculada é minimizado. Em termos da emissão em 1300nm e estabilidade química, os vidros PbF dopados com Pr³⁺/ Yb³⁺ são promissores para serem empregados em amplificadores ópticos.

This work presents the spectroscopic study results of the glass matrices CASM (47,4% CaO, 41,5% Al₂O₃, 7,0% SiO₂ and 4,1% MgO doped with Nd³⁺) and PbF (30PbF₂-20GaF₃-15InF₃-15ZnF₂-20CaF₂ doped with Pr³⁺ and Pr³⁺/Yb³⁺). The objective was to evaluated theses matrices as four level lasers active media, with laser emissions in 1076nm (⁴F_3/2 → ⁴I_11/2 of the Nd³⁺), 1300nm (¹G₄ → ³H₅ of the Pr³⁺) visible and near UV spectral regions. The results are discussed based on spectra of transmittance, absorption, infrared, visible and upconversion. Besides the lifetime of ⁴F_3/2 (Nd³⁺) and ¹G₄ (Pr³⁺³⁺ and Pr³⁺ and energy transfer between Pr³⁺ → Yb³⁺ are discussed too. Both, the CASM matrix and the samples doped with Nd³⁺, show infrared edge at 4,5μm. The absorption spectra show broad and strong bands at 800 and 590nm, ideal for pumping it with diode and dye lasers, respectively. The emission in 1076nm show luminescence quenching from 1.0% of Nd₂O₃, for the pumping at 514nm (300 and 77K), and from 2,5% for the pumping at 800nm (300 and 77K). Due to the cross-relaxation process and multi phonos decay. The emissions in the visible spectral region are observed only by upconversion way. Calculated quantum efficiency of 0.5% Nd₂O₃ sample for 1076nm emission by Judd-Ofelt model was 95%. The radiative lifetime of ⁴F_3/2 (1076nm) is 320#956s and the experimental one is 300μs, for the same sample. From these spectroscopic results and other properties such as microhardness (800MPa), glass transition temperature (750°C), waterless samples preparation and chemical stability, the CASM glasses can be considered as an appropriate to laser active medium or windows to optical applications. Laser action at 1076nm was observed with pumping in 514 and 800nm with a Ti:Saphire laser. The efficiency is higher when the pumping is 800nm. Both, the PbF matrix and the Pr³⁺ and Pr³⁺ /Yb³⁺ doped samples, show infrared adge at 8,8μm. The emission at 1300nm (Pr³⁺) is weak due to the low absorption coefficient at 980nm. Was not observed emission at 1300nm with the pumping at 514 and 800nm. The Yb³⁺ inclusion in the 1% Pr³⁺ sample increase 40 times the integrated área under the emission banda t 1300 nm compared with the samples without Yb³⁺. Calculations of energy transfer probabiblity show that the process Yb³⁺ → Pr³⁺ is 8 times more probable than Pr³⁺ → Yb³⁺. The Judd-Ofelt calculations to Pr³⁺ result in negatives values to Ω₂. Only when the Florez and Malta approximations are taken into account the values are positives and the calculated oscillator strength error is minimized. From the emission at 1300nm and chemical stability, the PbF glasses doped with Pr³⁺/ Yb³⁺ are candidates to be employed in optical amplifiers.