玻璃陶瓷(又称微晶玻璃)类材料即指同时具有晶态和非晶态物质特征的一类材料，是通过各种工艺条件使基础玻璃中形成均匀分布的微小晶体而产生的。上转换现象研究发展至今，氟氧化物玻璃陶瓷是其发展历史上一个转折点，这种材料结合了氧化物玻璃的机械强度高、化学稳定性好以及氟化物中稀土离子发光效率高，易加工等优点，又避害去轻的使双方的缺点降低到最小。氟氧化物玻璃陶瓷之所以要比氟氧化物玻璃的上转换效率提高两个数量级是因为稀土离子溶解在氟化物的纳米微晶中，所以在氟氧化物玻璃陶瓷中氟化物微晶的性质是提高整体上转换效率以及关系到上转换效果的关键步骤。本论文就氟氧化物中氟化物微晶的化学配比、结构以及稀土离子的发光机理等问题进行了深入的研究，并利用Judd-Ofelt理论和转移函数理论对实验结果进行了理论上的数值计算表证，主要工作如下：1．在硅铝酸盐氟氧化物玻璃中利用热处理使其在保持未失透的情况下，在基质中形成氟化物纳米微晶，研究了在氟化物中化学剂量比对其上转换发光的影响，得出PbF<,2>／CdF<,2>=lO:40时，上转换发光效率最大。这一数值和文献中研究者通常所使用材料的配比并不同。 2．利用X射线衍射、差热分析以及发光光谱研究手段，提出了微晶结构模型为面心立方的Pb<,x>Cd<,1-x>F<,2>结构，分析了不同的研究者报道中微晶结构模型异同的原因，材料在较低的温度进行热处理的时候，微晶的结构应当主要是以核化温度较低的PbF<,2>结构为主，但是这种结构下稀土离子的发光效果不好；当在较高的热处理温度进行热处理时，微晶的结构主要是Pb<,x>Cd<,1-x>F<,2>结构，在这种结构下，材料中稀土离子晶场的变化会使发光效率大为提高。 3．首次在氟氧化物玻璃陶瓷的红色上转换荧光的研究中提出了声子协助的能量剪裁(Phonon-assisted Quantum Cutting，PQC)模型，并用实验论证了红色上转换荧光的产生过程是一种三光子泵浦的放出声子的能量剪裁过程。4．利用Judd-Ofelt理论对氟氧化物玻璃陶瓷的基本光学参数进行了计算。J-O理论的计算结果与实验结果能够相互吻合，用晶体场参数Ω<,2>、Ω<,4>、Ω<,6>在玻璃和玻璃陶瓷样品中数值的变化表证了稀土离 子掺入到了氟化物微晶中。讨论了微晶化学剂量比的变化对于稀土 离子发光的影响趋势。5．利用转移函数的方法在数学上模拟了上转换发光的过程，在氟氧化 物玻璃陶瓷中，绿色上转换荧光的过程是一个双光子激发态吸收过 程；红色上转换荧光的过程与我们提出的PQC模型相一致。同时利 用得出的结果在理论上预测了材料的改进方向。