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近年来,基于荧光强度比技术的光学温度传感器受到了人们广泛的关注。荧光强度比技术是指稀土离子(如Er3+,Pr3+,Yb3+,Nd3+)中两个相邻热化能级荧光强度的比值,而每个能级上的粒子布居数会受温度的影响而发生改变。铒离子Er3+的4S3/2→4I15/2（550 nm）和2H11/2→4I15/2（530 nm）上转化绿色荧光发射就非常适合此种光学温度器。本论文设计完成了基于铒离子(Er3+)上转换绿色荧光的温度传感器;在不影响Er3+的光谱特性和FIR值的前提下,用KBr稀释荧光粉样品可以提高基于稀土离子上转换发射荧光的温度传感器的信噪比和灵敏度;研究了在980 nm激光泵浦下基于Er:Yb:NaGd（WO4）2和Er:Yb:NaYF4纳米晶以及Er:Yb:TeO2-PbF2玻璃的上转化绿色荧光温度传感器的温度特性;研究了在488 nm氙灯泵浦下基于Er:SrGdGa3O7晶体下转化绿色荧光温度传感器的温度特性。具体的研究内容及结果如下:1.Er2O3·3Nb2O5[Er（NbO3）3]荧光粉是由Er2O3和Nb2O5粉末按摩尔比1:3均匀混合后,在1573K高温下烧制76小时而成。研究了Er2O3·3Nb2O5、ErNbO4和Er3NbO7荧光粉的吸收发射光谱特性。研究结果表明,Er2O3·3Nb2O5比其它两种荧光粉有着更强的频率上转换发射荧光。对上转换发光的热效应进一步研究表明上转换发射峰的峰值强度和积分强度随着温度升高线性下降,尤其4S3/2→4I15/2（560 nm）上转换发光强度随着温度的升高下降更加明显。这表明Er2O3·3Nb2O5荧光粉是光学温度感测方面有前景的感测材料。2.设计了980 nm激光泵浦下,基于铒离子上转换绿色荧光强度比的温度传感器。该传感器包括一个980 nm半导体激光器、两个窄带滤波片和两个硅光电池。无需用透镜聚焦荧光。对光电池的热效应进行了校准。研究结果表明光电池的输出与温度呈线性关系,且该线性关系与输入功率无关。传感器在303-353 K的温度范围内表现出相对灵敏度为（5-7）×10-3K-1,该实验装置同样也适用于其他相对灵敏度较高的Er3+掺杂材料。3.通过Er（NbO3）3荧光粉为例,证明可以通过溴化钾（KBr）稀释荧光粉来提高基于铒离子(Er3+)上转换绿色荧光强度比温度传感器的性能。研究稀释的荧光粉薄片的感测性能和KBr:Er（NbO3）3摩尔比（0:1至100:1）的函数关系。研究结果表明KBr稀释能够增强上转换发光的强度和温度传感器的相对灵敏度。同时,KBr本身不影响Er3+的光谱特性和FIR值。在15:1和20:1内存在最佳的KBr:Er（NbO3）3摩尔比,其中530（550）nm信号增加30%（20%）,并且在生理温度下的相对灵敏度增加14%。4.研究了980 nm激光器泵浦下基于Er:Yb:NaYF4微米晶或者Er:Yb:NaGd（WO4）2纳米晶上转化绿色荧光强度比的温度传感器的温度特性。实验装置是由一个980 nm二极管激光器、一个凸透镜、两个滤波片和一个光电池组成。研究表明Er:Yb:NaYF4微米晶和Er:Yb:NaGd（WO4）2纳米晶在光功率15 mW的980 nm激光泵浦下,都具有很强的上转化绿光,以及较高的灵敏度,Er:Yb:NaYF4微米晶在100 K到350 K范围内,相对灵敏度S范围为（10-123）×10-3K-1。而Er:Yb:NaGd（WO4）2纳米晶在100 K到350 K范围内,相对灵敏度S范围为（8.7-107）×10-3K-1。5.研究了980 nm激光泵浦下基于Er:Yb:TeO2-PbF2玻璃上转化绿色荧光强度比的温度传感器的温度特性。实验装置也是由一个980 nm二极管激光器、一个凸透镜、两个滤波片和一个光电池组成。研究表明Er:Yb:TeO2-PbF2玻璃样片在光功率50 mW的980 nm激光泵浦下,具有很强的上转化绿光,以及较高的灵敏度,在100 K到350 K范围内,相对灵敏度S范围为（10.3-127）×10-3K-1。6.研究了488 nm氙灯泵浦下基于Er:SrGdGa3O7晶体下转化绿色荧光强度比温度传感器的温度特性。实验装置是由氙灯、透镜、滤波片和光电池等元器件组成。研究表明Er3+掺杂Sr GdGa3O7晶体在光功率5 mW的488 nm氙灯泵浦下,在100 K到350 K范围内,相对灵敏度S范围为（7.8-96.2）×10-3K-1。本论文的研究工作主要有三个创新点:（1）较早使用光电池和滤波片代替单色仪来表征铒离子绿色荧光强度比和温度的函数关系,进而实现测温。通过光学设计初步实现以工业化生产为目的,体积小、成本低、便携式的基于铒离子(Er3+)上转换绿色荧光强度比的温度传感器。（2）首次使用溴化钾稀释荧光粉末的方法提高了基于荧光粉末的温度传感器的相对灵敏度和信噪比。（3）研究了几种Er3+掺杂基质材料的温度特性参数以及上转换发光机制。这几种荧光材料都具有上转换荧光强、相对灵敏度较高、对泵浦光功率要求低等特点。