光学测温是苛刻环境下实现非接触测量主要技术手段,以安全、灵敏度高等优点受到广泛关注。氟化物光学玻璃陶瓷声子能量低,发光峰窄,发光强度和效率都高,是优良的光学测温材料,有着广泛的技术应用前景。本论文选择氟化物光学玻璃陶瓷为器件主体,通过改变类型、结构、稀土掺杂种类和浓度、激发功率等方法,研究了光学测温性能。为了减小光学测温的误差,我们基于有限元算法,研究了氟化物陶瓷中激光热传导对其光学测温的影响,给出修正方法。本论文具体研究如下:第一章,详细地介绍了稀土掺杂玻璃陶瓷的研究背景,光致发光机理,贵金属调控稀土发光机理,光温传感机理,以及荧光强度比技术和荧光寿命测温技术。第二章,为了克服光学测温过程中噪声信号的不利影响,我们通过熔融淬火法成功制备高发光效率的β-Na YF₄:Dy³⁺透明玻璃陶瓷。通过掺杂贵金属Ag调控β-Na YF₄:Dy³⁺玻璃陶瓷的光谱和光温传感性能。在355nm激发下观察到了荧光强度、光谱颜色、荧光强度比、温度灵敏度、荧光寿命等参数依赖于Ag的浓度。当掺入0.5mol%Ag时,β-Na YF₄:Dy³⁺玻璃陶瓷的光学温度灵敏度提升35%。本章通过在β-Na YF₄:Dy³⁺玻璃陶瓷掺入贵金属Ag,提出了一种调控荧光强度和提升温度灵敏度的新方法。第三章,提出了通过构建纳米核壳结构调控稀土玻璃陶瓷光学测温性能的设想。我们通过熔融淬火法成功地制备了Ag@Na Gd F₄:Er³⁺核壳结构纳米晶镶嵌的新型透明玻璃陶瓷。X射线衍射和透射电镜图像显示出贵金属Ag被球形Na Gd F₄:Er³⁺纳米晶体成功包裹,在玻璃基体中形成Ag@Na Gd F₄:Er³⁺核壳结构。与传统的Na Gd F₄:Er³⁺玻璃陶瓷相比,Ag@Na Gd F₄:Er³⁺核壳结构玻璃陶瓷的发射强度大幅度提高。通过改变Ag浓度有效地控制荧光发射强度、热耦合能级的荧光强度比(²H_11/2/⁴S_3/2)和温度灵敏度。当掺入0.15mol%Ag时,Ag@Na Gd F₄:Er³⁺核壳结构玻璃陶瓷的相对灵敏度S_R达到最大值,比Na Gd F₄:Er³⁺玻璃陶瓷的灵敏度提高了20%。本章提出了一种通过在玻璃陶瓷里面生长纳米核壳结构来增强发射强度和光学测温性能的新方法。第四章,前两章工作显示出激发光本身的热效应会使光学测温出现误差。为了解决这个问题,本章基于有限元法算法利用Matlab编程研究了激发光在一系列氟化物玻璃陶瓷中的热传导过程。建立了三维热传导模型研究了热效应。连续激光激发功率为1W时,照射一秒后Ca F₂陶瓷表面光斑的温度升高29K,证明激光持续照射引起的加热效应,影响了玻璃陶瓷的光温测量准确性。我们通过改变激光功率、激光光斑半径、陶瓷的吸收系数、激发源的激发方式等参数,研究了这些参数对温度的影响。结果发现温度增量与激光功率与陶瓷的吸收系数成正比,与激光的光斑半径成反比。选用10ns脉冲激光作为激发源,发现温度增量比连续激光激发时的温度增量降低48%。这说明脉冲激光可以有效抑制热传导效应,提高光学温度传感精度。进一步,我们修正了光温传感过程中的部分重要公式。