稀土掺杂材料在照明、环境、医疗、能源、军事、航天等领域具有着重要的作用，是一个被日益关注的焦点。　　 本文主要讨论了TiO2为基质、单掺或共掺三价Tm、Er、Yb等稀土元素的纳米粉末样品的晶体结构和光学特性，主要有：　　 1.采用非水性溶胶-凝胶法分别制备单掺Tm3+、Tm3+/Yb3+共掺、Er3+/Yb3+和Tm3+/Er3+/Yb3+共掺等TiO2粉末样品。借助X射线衍射仪测量，分析了烧结温度和掺杂浓度对样品晶体结构的影响。同一烧结温度下的Tm3+/Yb3+共掺TiO2粉末样品XRD谱图显示，稀土离子的掺入对TiO2基质材料相结构的并无明显影响，主要是金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2晶混合相结构。　　 2.测得了单掺Tm3+、Tm3+/Yb3+共掺TiO2粉末样品的激发光谱以及发射光谱。监测Tm3+离子的665 nm特征发射时，最佳激发波长550 nm，同时观测到在222 nm处出现了TiO2基质材料的激发峰；分别用365，488 nm波长光激发样品，得到了Tm3+离子的蓝光(478 nm)、红光(650、693 nm)和红外(800、830 nm)发射，并讨论了不同的Tm3+、Yb3+掺杂浓度对激发与发射荧光光谱的影响。结果显示Yb3+离子对Tm3+离子的发光具有很好敏化作用，增强了铥离子的发光强度。　　 3.研究了Tm3+/Yb3+共掺和Er3+/Yb3+共掺样品的上转换机制。测得Zr3+/Yb3+掺杂TiO2在516，538，648，663和830 nm波段的上转换发光；Er3+、Yb3+的优化掺杂浓度分别为0.3和10 mol％；Tm3+、Yb3+共掺时的优化浓度为0.1和10 mol％。Yb3+离子对Tm3+离子也具有敏化作用。　　 4.分析了Tm3+/Er3+/Yb3+共掺系列二氧化钛粉末样品的上转换荧光光谱。重点讨论了Tm3+离子的掺入对Er3+/Yb3+共掺样品发光强度率的作用，并且分析了上转换荧光强度与泵浦功率之间的关系，结果证明，Tm3+/Er3+/Yb3+共掺二氧化钛粉末样品，红色发光为双光子过程。