近年来,荧光铁电材料逐渐成为研究热点。研究者在铁电材料晶格环境中掺入发光元素（以稀土族元素为主）,以探索荧光光谱在铁电晶格场中的特征现象。这样可以建立相结构、温度等物理量与荧光光谱之间的联系,开发新型的无损、非接触的检测手段,实现一些传统测量方法力所不及的测量;其次可以通过建立光机电之间的耦合关系,开发新型多功能材料,该材料在光子开关等领域有潜在应用。因此,系统地研究稀土元素在典型无铅和铅基铁电体中的荧光特征就显得尤为重要。Er³⁺作为一种广泛研究的稀土发光元素,已在商业和研究领域证明了自己的价值,如掺铒光纤放大器等;钛酸钡（BT）陶瓷,铌酸钾钠（KNN）陶瓷,钛酸钙钡（BCT）陶瓷,以及（PMN-PT）陶瓷是几种典型的铁电陶瓷,并在科学研究和工业中都得到了一定关注,可以算是典型的无铅和铅基铁电陶瓷的代表。因此,本文以BT,KNN,BCT,以及PMN-PT陶瓷为基质材料,掺入Er³⁺离子,对铁电陶瓷中的Er³⁺离子荧光特征开展了系统的研究。本文首先研究了不同发光元素在铁电体晶格环境中的荧光效率。研究发现过渡族金属(Fe²⁺,Fe³⁺,Cu²⁺,以及Mn²⁺等离子)在铅基PMN-PT陶瓷中,以及多种无铅铁电陶瓷中荧光效率非常差,并不能实现有效光学测量;研究发现稀土元素Eu³⁺在铅基陶瓷和无铅陶瓷中荧光效率差,无法实现有效光学测量,但在铌酸锂（LN）陶瓷和单晶中有非常好的荧光效率;发现稀土Er³⁺离子在BT陶瓷,KNN陶瓷,BCT陶瓷,以及PMN-PT陶瓷都有较好的荧光效率,可以实现准确有效的光学测量。因此,本文主要探索了稀土Er³⁺离子在几种典型铁电陶瓷中的荧光特征。研究了温度引起的相变中Er³⁺离子2H11/2,4S3/2,以及4I9/2等能级光谱特征在BT陶瓷,KNN陶瓷,BCT陶瓷,以及PMN-PT陶瓷中的变化规律。发现随着温度升高,铁电晶格环境对称性提高,荧光强度会有明显衰减,且在相变温度,尤其是居里温度有明显的临界效应;发现能级的荧光峰位会由于斯塔克劈裂效应对于晶格环境的响应而变化;探究了相变过程中能级跃迁禁戒对晶格环境的响应,发现随着晶格对称性提高,原本打开的跃迁禁戒会重新关闭;利用Er³⁺元素光谱的临界特征,提出了新的相变温度测量方法,通过Labview实现了自动控制测量,这是一种无损,非接触式的方法,且可能在微区测量中发挥重要作用。研究了Er³⁺离子传统的热耦合能级对2H11/2和4S3/2在BT陶瓷,KNN陶瓷,BCT陶瓷中温度测量的适用范围,发现在相变点会产生测量偏差,提出了这种基于热耦合能级对荧光强度比温度传感方法在铁电晶格场中的适用领域;研究了Er³⁺离子多对能级对在PMN-PT陶瓷中的温度响应,提出了新型的多项式响应的荧光强度比测温方法,相较于传统的e指数响应曲线,该方法利用近红外荧光强度随温度增加而升高的特点,得到迄今为止基于Er³⁺离子荧光强度比测温见于文献报道的最高灵敏度。制备了透明的Er³⁺掺杂PMN-PT陶瓷,开展了原位测量荧光强度和寿命对电场响应的研究;结合能级速率方程的理论分析论证了4S3/2能级的上转换布局方式应为能量传递,提出利用该方法建立新的能量传递过程研究方法;最后,结合电滞回线,电致伸缩应变曲线的测量首次从实验上论证了电场对荧光特征影响的物理机制。