本文采用非水性溶胶-凝胶工艺制备了Er³⁺掺杂和Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃，用差热-热重分析（DTA-TG）、红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和荧光光谱检测等方法系统的研究了Er³⁺，Yb³⁺掺杂浓度和烧结温度对掺杂Al₂O₃结构，及上转换发光特性的影响，揭示了掺Er³⁺和Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃体系的上转换发光机制，绿色和红色上转换发光均为双光子上转换吸收过程。研究了基于Er³⁺掺杂Al₂O₃和Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃的荧光强度比技术，讨论了在光学高温传感方面的潜在应用。建立了0-5 mol％Er³⁺掺杂浓度，550-1250℃烧结温度的Er³⁺掺杂Al₂O₃的Er-Al-O系相组成图，体系中存在γ-（Al，Er）₂O₃，θ-（Al，Er）₂O₃，α-（Al，Er）₂O₃，Al₁₀Er₆O₂₄和ErAlO₃等5种相。Er³⁺的掺杂促进γ和θ相非晶化，随着掺杂浓度升高，非晶化趋势加剧，且对γ→θ和θ→α相变的抑止作用增强。Er³⁺掺杂浓度为5 mol％时，γ→θ和θ→α相变温度较未掺杂的Al₂O₃分别提高了约60℃和110℃。Er³⁺掺杂Al₂O₃具有发射波长为523、545 nm的绿色和660 nm的红色上转换发光特性，其上转换发光强度随着γ→θ→α相变而增加，其中α相由于具有较低对称性而更利于Er³⁺的上转换发光。Er³⁺掺杂Al₂O₃粉末的绿色和红色上转换发光均为双光子上转换吸收过程。Er³⁺掺杂浓度为0.1 mol％时，其上转换过程主要为激发态吸收⁴I_（11）／2+a photon→⁴F_7／2和⁴I_（13）／2+a photon→⁴F_9／2过程；Er³⁺掺杂浓度增加到1 mol％时，交叉弛豫⁴I₍（11／2）+⁴I_11／2→⁴I_（15）／2+⁴F_7／2和⁴I_11／2+⁴I_（13）／2→⁴F_9／2+⁴I₍（15／2）过程也起一定作用。Yb³⁺共掺杂显著提高Er³⁺掺杂Al₂O₃粉末的上转换发光强度。对于0.1-5 mol％Er³⁺掺杂浓度，随着Yb³⁺共掺杂浓度的增加，Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃的上转换发光强度均呈现先增加后降低的变化。与化合物相（Yb，Er）₃Al₅O₁₂相比，Yb³⁺在γ-（Al，Er，Yb）₂O₃和θ-（Al，Er，Yb）₂O₃相中更高的溶解度能够提高ET效应和泵浦吸收效率，更利于获得较强的上转换发光。Er³⁺掺杂浓度为0.1-1 mol％、Er³⁺，Yb³⁺摩尔比为1∶10的共掺杂Al₂O₃粉末，绿色和红色上转换发光强度I_green和I_red均达到最大，此时肉眼视为红色发光，发光强度已达到可应用水平。结合速率方程分析了Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃粉末中红色和绿色上转换发光强度比(I_red／I_green)的变化规律，激发态吸收⁴I_（13）／2+a photon→⁴F_9／2和能量传递²F_5／2(Yb³⁺)+⁴I_（13）／2(Er³⁺)→²F_7／2(Yb³⁺)+⁴F_9／2(Er³⁺)过程的更高效率导致I_red／I_green随Yb³⁺共掺杂浓度的提高而明显增加。提高Yb³⁺共掺杂浓度和泵浦电流均可以造成523和545 nm的绿色上转换发光强度比(I₅₂₃／I₅₄₅)的增加，且I₅₂₃／I₅₄₅是温度的函数，与相结构无关。将荧光强度比技术应用于Er³⁺掺杂和Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃。在温度范围分别为295-773 K和295-873 K，泵浦功率分别为800 mW和350 mW条件下，基于Er³⁺掺杂和Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃光学高温传感器组元的最大灵敏度约为0.0052 K^-1和0.0051 K^-1，温度分辨率均为0.3 K左右，证明了Er³⁺掺杂和Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃在光学高温传感方面的应用潜力。