通过利用稀土离子相邻热耦合能级的发光强度比随温度变化的函数关系,设计了Er³⁺掺杂Ca₃Al₂O₆,Tm³⁺(Ho³⁺)调控的Y₂O₃:Er³⁺,Ca²⁺调控的NaGdF₄:Er³⁺,双模光激发调控的NaYF₄:Er³⁺玻璃陶瓷,进行光学测温的设计,以及在光学测温领域的应用,研究了掺杂离子种类、掺杂浓度、样品形貌、激发功率、激发方式和基质材料对光学测温性能的影响。本论文的具体工作如下:第一章,绪论部分介绍了稀土掺杂荧光材料的光学测温背景、光致发光机理、光学测温机理。第二章,提出了通过共掺杂联合调控激发功率的方法提高Ca₃Al₂O₆:Yb³⁺,Er³⁺的光学测温灵敏度,利用Ca₃Al₂O₆:Yb³⁺,Er³⁺在526 nm和551 nm处的绿光发射的荧光强度比来探究光学测温性能。通过分析变温光谱、发射强度、荧光强度比与灵敏度来研究掺杂离子对Ca₃Al₂O₆:Yb³⁺,Er³⁺光学测温性能的影响。结果表明通过共掺杂Ba²⁺,Mg²⁺,Y³⁺,La³⁺和Lu³⁺离子并联合控制激发功率,可有效提高Ca₃Al₂O₆:Yb³⁺,Er³⁺的相对和绝对温度灵敏度。Ca₃Al₂O₆:6%Yb³⁺,0.6%Er³⁺,1.2%Mg²⁺在145 K时可达到0.0078K^-1的最大相对灵敏度。第三章,提出了通过能量传递联合控制激发功率来改善Y₂O₃:Er³⁺微米管的光学测温性能。通过分析温度和激发功率依赖的发射光谱、热淬灭比、荧光强度比和灵敏度,研究了Tm³⁺(或Ho³⁺)与Er³⁺离子的能量传递对Y₂O₃:Er³⁺微米管光学测温性能的影响。发现通过共掺杂Tm³⁺(或Ho³⁺)离子抑制了Y₂O₃:Er³⁺微米管的热淬灭,基于⁴S_3/2/²H_11/2热耦合能级的最大灵敏度值在高温范围大大提高,基于⁴F_9/2（1）/⁴F_9/2（2）能级的最大灵敏度值在低温范围大大增加。发现灵敏度值也取决于激发功率,在121 mW/mm²激发功率下,Y₂O₃:0.5%Ho³⁺,1%Er³⁺在24K时达到最大值0.0529/K,在457 K时达到最大值0.0057/K。第四章,提出了一种通过Ca²⁺掺杂调控NaGdF₄:Er³⁺结构形貌来调节光温传感性能。随着Ca²⁺的引入,相从GdF₃变为NaGdF₄相,NaGdF₄:2%Er³⁺的形状从不规则颗粒变为纯六方相微米管。掺杂Ca²⁺离子后,发现总荧光强度明显增强。GdF₃:2%Er³⁺和NaGdF₄:2%Er³⁺混合物的荧光强度在高于473 K的高温下未被淬灭。在20%Ca²⁺掺杂下获得最大相对灵敏度为0.00213/K（416 K）。第五章,提出了利用双模光激发改变的上转换路径来调控NaYF₄:Er³⁺微晶玻璃的光温传感性能。通过X射线衍射谱和透射电子显微镜分析表明,NaYF₄:Er³⁺纳米晶在玻璃基质中沉淀生长。通过控制双波长（980 nm和1545 nm）激发源,在NaYF₄:Er³⁺玻璃陶瓷中观察到双红外光上转换过程中的协同增强效应。通过980 nm和1545 nm双模激发引起的红外上转换的协同效应,其中980 nm光子激发的亚稳态的Er³⁺离子被1545 nm光子再次激发,实现了669nm红光发射的192.26%绝对增强,并且在单模光激发和双模光激发下样品表现出的光学测温性能优异,适合作为光学测温器件。