希土類元素を含む光ファイバー発光材料は、私たちの生活や仕事に非常に重要な役割を果たしており、私たちに光をもたらし、生活をより豊かにしています。日常的に使用されている省エネルギー光源、テレビ、携帯電話、コンピューターのディスプレイ、医療用透視検査装置などは、いずれも発光材料に依存しています。では、発光材料とは何でしょうか？
蛍光材料に適量の希土類元素を添加すると、蛍光材料は異なる色の光を発します。発光材料とは、ある種の形式で吸収したエネルギーを光の形式で放出する材料です。発光材料から放出される光は冷光であり、高温の熱体からの光放射とは異なります。物体は一定の形式の外部エネルギーによって熱平衡状態から外れ、励起状態に戻るときに、吸収した一部のエネルギーを光の放射として放出します。したがって、熱体の光放射の波長は温度に依存していますが、発光材料から放出される光の波長は、主に発光材料の励起準位と基準準位の間のエネルギー差に依存しています。
La3+、Lu3+以外のランタン系元素の二価または三価イオンは、4f壳層が未満であるため、4f電子のf-f構造内および4f-5d準位間に豊富な準位構造があり、5d軌道はイオンの表面にあるため、周囲の配位子によって変化しやすく、発光材料に特に適しています。稀土発光材料の吸収、励起、および発光スペクトルは、広範囲で豊かな特性を示しています。Gd3+を例にとると、3,432個の電子準位があります。稀土イオンのスペクトルは、真空紫外光、可視光から近赤外光までの範囲にわたり、他の元素では実現できない代替えのない発光特性を示しています。
稀土発光材料で一般的に使用される希土類元素は12種類で、これは人間が必要とする12種類のビタミンと同じです。しかも、希土類の添加量は微量であり、人間が必要とする微量ビタミンと類似しています。そのため、希土類は発光材料の「ビタミン」とたとえられることがあります。
希土類イオンは、有機物と組み合わせて希土類有機発光材料を形成したり、無機材料に添加して無機発光材料を形成したりすることができます。希土類発光材料は、結晶材料（蛍光粉など）や非晶質または無定形材料（発光ガラスなど）でもあります。希土類イオンは、一般に発光センター活性剤または増感剤として使用され、一部の希土類は優れた安定性から発光材料の基材としても使用されています。
希土類発光材料は、エネルギーを吸収して発光しますが、吸収されるエネルギーの形式は多様であり、光エネルギー、電気エネルギー、X線や高エネルギー粒子だけでなく、化学エネルギー、生物エネルギー、機械エネルギーなどでもあります。したがって、希土類発光材料は、照明や表示に加えて、偽造防止、健康増進、農業生産、情報記憶、宇宙探査などの分野でも広く応用されています。