Este trabalho apresenta a caracterização espectroscópica de dois conjuntos de vidros sódio aluminofosfatos co-dopados com Yb3+ e Tm3+, na região do visível e infravermelho, preparados em atmosfera de nitrogênio e ambiente. Nestas amostras, os íons de Yb3+ são empregados como doadores eficientes, da excitação em 980nm, com transferência de energia subseqüente para os íons Tm3+. Os resultados são discutidos em termos do conteúdo de OH- presentes em cada conjunto das amostras, e em função da concentração Tm2O3. As propriedades radiativas foram analisadas usando a teoria de Judd Ofelt, e empregando os resultados experimentais e teóricos, foram avaliadas as eficiências quântica das luminescências (h) dos diversos níveis. Os resultados indicam que as amostras preparadas em atmosfera do N2, com um conteúdo de OH- menor, apresentam propriedades superiores do que aquelas preparadas em atmosfera ambiente. Entre estas propriedades destacamos a transmissão no infravermelho, a qual é 30% mais extensa, as intensidades de emissão são mais elevadas, e a diminuição dos efeitos de supressão da luminescência, caracterizando-os como materiais potenciais para a geração do laser alta potência, bem com conversão ascendente de energia eficiente. Também foram estudados os processos de transferência de energia, usando os modelos teóricos de Förster, Dexter e Miyakawa, calculando-se os parâmetros de transferência de energia. Os processos principais de transferência de energia analisados foram: migração da energia entre íons de Yb3+, transferência de energia entre íons Yb3+ e Tm3+, e interações com radicais OH-. Os resultados indicam que transferência de energia Yb-Tm favorece a emissão em 1800 nm, e não há nenhuma evidência da supressão da luminescência até concentração de 2% de Tm2O3. / This work presents a throughout near-infrared and visible spectroscopic characterization of two sets of Yb3+ and Tm3+ codoped sodium aluminophosphate glasses, prepared in nitrogen and ambient atmospheres. In these samples, the Yb3+ ions are employed as efficient sensitizers of 0.98 µm excitation, with subsequent energy transfer to Tm3+ ions. Results are discussed in terms of the inferred OH- content in each set of samples, and as a function of Tm2O3 concentration. Radiative properties are analyzed using Judd Ofelt theory, and by employing experimental and theoretical data, the fluorescence quantum efficiencies h of several levels are evaluated. Results indicate that samples prepared in N2 atmosphere, with lower OH- content, present superior properties than those prepared in ambient atmosphere. Among these properties are a 30% more extensive infrared transmission of the host matrix, higher emission intensities, and decreased quenching effects, characterizing them as potential materials for high power laser generation, as well as efficient upconversion. Also the energy transfer processes were studied, by using Förster, Dexter and Miyakawa theoretical models, the energy transfer parameters were calculated. The main ion-ion energy transfer processes analyzed were: energy migration among Yb3+ ions, energy transfer between Yb3+ and Tm3+ ions, and interactions with OH- radicals.The results indicated that Yb®Tm energy transfer favors 1.8 ?m emission, and there is no evidence of concentration quenching up to 2% Tm2O3 doping.

Este trabalho apresenta a caracterização espectroscópica de dois conjuntos de vidros sódio aluminofosfatos co-dopados com Yb3+ e Tm3+, na região do visível e infravermelho, preparados em atmosfera de nitrogênio e ambiente. Nestas amostras, os íons de Yb3+ são empregados como doadores eficientes, da excitação em 980nm, com transferência de energia subseqüente para os íons Tm3+. Os resultados são discutidos em termos do conteúdo de OH- presentes em cada conjunto das amostras, e em função da concentração Tm2O3. As propriedades radiativas foram analisadas usando a teoria de Judd Ofelt, e empregando os resultados experimentais e teóricos, foram avaliadas as eficiências quântica das luminescências (h) dos diversos níveis. Os resultados indicam que as amostras preparadas em atmosfera do N2, com um conteúdo de OH- menor, apresentam propriedades superiores do que aquelas preparadas em atmosfera ambiente. Entre estas propriedades destacamos a transmissão no infravermelho, a qual é 30% mais extensa, as intensidades de emissão são mais elevadas, e a diminuição dos efeitos de supressão da luminescência, caracterizando-os como materiais potenciais para a geração do laser alta potência, bem com conversão ascendente de energia eficiente. Também foram estudados os processos de transferência de energia, usando os modelos teóricos de Förster, Dexter e Miyakawa, calculando-se os parâmetros de transferência de energia. Os processos principais de transferência de energia analisados foram: migração da energia entre íons de Yb3+, transferência de energia entre íons Yb3+ e Tm3+, e interações com radicais OH-. Os resultados indicam que transferência de energia Yb-Tm favorece a emissão em 1800 nm, e não há nenhuma evidência da supressão da luminescência até concentração de 2% de Tm2O3. / This work presents a throughout near-infrared and visible spectroscopic characterization of two sets of Yb3+ and Tm3+ codoped sodium aluminophosphate glasses, prepared in nitrogen and ambient atmospheres. In these samples, the Yb3+ ions are employed as efficient sensitizers of 0.98 µm excitation, with subsequent energy transfer to Tm3+ ions. Results are discussed in terms of the inferred OH- content in each set of samples, and as a function of Tm2O3 concentration. Radiative properties are analyzed using Judd Ofelt theory, and by employing experimental and theoretical data, the fluorescence quantum efficiencies h of several levels are evaluated. Results indicate that samples prepared in N2 atmosphere, with lower OH- content, present superior properties than those prepared in ambient atmosphere. Among these properties are a 30% more extensive infrared transmission of the host matrix, higher emission intensities, and decreased quenching effects, characterizing them as potential materials for high power laser generation, as well as efficient upconversion. Also the energy transfer processes were studied, by using Förster, Dexter and Miyakawa theoretical models, the energy transfer parameters were calculated. The main ion-ion energy transfer processes analyzed were: energy migration among Yb3+ ions, energy transfer between Yb3+ and Tm3+ ions, and interactions with OH- radicals.The results indicated that Yb®Tm energy transfer favors 1.8 ?m emission, and there is no evidence of concentration quenching up to 2% Tm2O3 doping.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-10-31T12:48:00Z No. of bitstreams: 1 alexandrepeixotodocarmo.pdf: 500325 bytes, checksum: 6cf9edbc4c5f88b6812d23067e9d9a9c (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-12-15T12:59:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alexandrepeixotodocarmo.pdf: 500325 bytes, checksum: 6cf9edbc4c5f88b6812d23067e9d9a9c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-15T12:59:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alexandrepeixotodocarmo.pdf: 500325 bytes, checksum: 6cf9edbc4c5f88b6812d23067e9d9a9c (MD5) Previous issue date: 2007-11-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho realizaremos a caracterização óptica de matrizes vítreas, dopadas com íons terras-raras e nanopartículas de ouro, com diversas composições, mas mantendo como elemento principal o telúrio. Essas matrizes são conhecidas na literatura como vidros teluretos. Trataremos de dois conjuntos de amostras, no primeiro temos vidros teluretos com composições binária, ternária e quaternária dopadas com íons de itérbio (Yb3+); no segundo temos um vidro telureto com composição ternária dopado e co-dopado com íons de európio (Eu3+) e nanopartículas de ouro com variações no tempo de tratamento térmico. Um breve resumo histórico sobre todos os elementos terras-raras, e suas características comuns é apresentado, juntamente com informações mais aprofundadas sobre os elementos de interesse nesse trabalho, itérbio e európio. Também são discutidas algumas propriedades gerais dos vidros, e os efeitos da incidência da radiação eletromagnética sobre as nanopartículas de ouro. Discutem-se também as aplicações dos vidros teluretos e sua importância. As amostras foram caracterizadas com medidas de absorbância, luminescência e tempo de vida com o objetivo de investigarmos as variações que ocorrem para as diversas composições das matrizes no conjunto dopado com Yb3+. Obtém-se tempos de vida radiativos utilizando de forma simplificada a teoria de Judd-Ofelt e através de medidas experimentais. As mesmas medidas também são feitas com o conjunto dopado e co-dopado com Eu3+ e nanopartículas de ouro para obtermos as contribuições das nanopartículas e tempo de tratamentos térmico para as propriedades ópticas das amostras. A teoria de Judd – Ofelt é utilizada para calcular os tempos radiativos da transição do európio, obtidos a partir de espectros de luminescência. Esse método foi proposto inicialmente por Capobianco e outros [1]. A razão de utilizarmos o espectro de luminescência no lugar do habitual espectro de absorbância, é que poucas bandas de absorção são observadas com intensidade suficiente para a utilização da teoria. Verificamos a influência das nanopartículas nas propriedades ópticas do Európio. / In this work we will accomplish the optical characterization of host vitreous, doped with rare-earth ions and nanoparticles of gold, with several compositions, but maintaining as main element the tellurium. Those stencil they are known in the literature as tellurite glasses. We will treat of two groups of samples, in the first we have glasses teluretos with compositions binary, ternary and quaternary doped with ytterbium ions (Yb3+); in the second we have a tellurite glass with ternary composition doped and co-doped with europium ions (Eu3+) and nanopartículas of gold with variations in the time of thermal treatment. A brief summary on all the rare-earth elements, and its common characteristics are presented, and a more detailed presentation focused on Ytterbium and Europium. Also some general properties of glasses, and the effect of the incidence of the electromagnetic radiation on nanoparticles of gold are presented. The applications of tellurite glasses and its importance are also argued. The samples have been characterized by optical techniques such as absorbance, luminescence and lifetime with the objective to investigate the variations that occur for the diverse compositions of the matrices, doped with Yb3+. Radiative times were achieved by means of the simplified form the Judd-Ofelt theory and through experimental measurements. Similar characterization were also made with the doped and co-doped set with Eu3+ and nanoparticles of gold to get the contributions of nanoparticles and thermal time of treatments for the optical properties of the samples. The Judd - Ofelt theory was used to calculate the radiative times of the Eu3+ transitions, obtained from luminescence spectra. This method was initially proposed by Capobianco et al [1]. The reason to use luminescence lineshapes instead of the habitual absorbance spectrum, is that few absorption bands are observed, with sufficient intensity. We verified the influence of nanoparticles in the optical properties of the Europium ions.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-05T21:22:10Z No. of bitstreams: 1 MilenaLima.pdf: 3266309 bytes, checksum: 9b2725b434fc3fa33272819ef5426046 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T21:22:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MilenaLima.pdf: 3266309 bytes, checksum: 9b2725b434fc3fa33272819ef5426046 (MD5) Previous issue date: 2016-11-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / This research presents the synthesis and characterization of Yb3+ - doped calcium borotellurite glasses (Yb:CaBTeX). Density, DRX, DTA, specific heat, refractive index, electronic polarizability, optical absorption, luminescence and lifetime measurements were performed to investigate the structural, thermal, optical and spectroscopic properties of Yb:CaBTeX as a function of TeO2 content. The density increased with TeO2 concentration and DRX pattern confirmed the amorphous structure of all samples. The FTIR and Raman spectroscopic indicate the presence of TeO4, TeO3, TeO3+1, BO4 and BO3 units in the network structure. The increase of TeO2 increases the NBO’s and decreases the phonon energy. The DTA analysis shows a decrease of glass transition temperature (Tg) and crystallization temperature (Tx) with increase of TeO2. Also, the addition of TeO2 increases the thermal stability, which presented values above 100 °C for all samples. The specific heat values show a decrease with TeO2 increase, because the bonding enthalpy Te – O is smaller than B – O, consuming less energy to be broken or to vibrate. The refractive index and electronic polarizability values increase with TeO2 content, because Te4+ ions presents larger polarizability than B3+ and Ca2+ ions. The energy band gap and emission intensity of Yb3+ decrease with the increase of TeO2 content, due to the increase of NBO’s and the decrease number of ions per cubic centimeter (N), respectively. There was no variation within the errors, for the radiative lifetime of the Yb:CaBTeX samples. The absorption and emission cross section do not present variation with TeO2 addition and the calculated values are higher than tellurite and phosphate glasses. The analyses showed that Yb3+-doped calcium borotellurite glass feature good combinations of properties, which make them good candidates to be used as photonics devices. / Neste trabalho foram realizadas a síntese e caracterização dos vidros Cálcio Boroteluretos dopados com óxido de itérbio (Yb2O3). As medidas de densidade, difratometria de raios-X, Espectroscopia Raman, Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Térmica Diferencial (DTA), calor específico, índice de refração, absorção óptica, luminescência e tempo de vida foram realizadas para estudar a influência da concentração de TeO2 nas propriedades estruturais, térmicas, ópticas e espectroscópicas da série vítrea. Também foram calculados os parâmetros polarizabilidade eletrônica e seção de choque de absorção e emissão. Os difratogramas de DRX confirmaram a natureza amorfa de todas as amostras. A densidade e o volume molar aumentaram com o aumento do conteúdo de TeO2. Os resultados das espectroscopias Raman e FTIR mostraram que a rede vítrea é formada por estruturas BO3, BO4, TeO3, TeO3+1 e TeO4, que houve uma diminuição na energia de fônons e um aumento dos NBO’s com o aumento da concentração de TeO2. Os resultados de DTA mostraram a diminuição das temperaturas de transição vítrea (Tg) e temperatura de início de cristalização (Tx), e um aumento na estabilidade térmica (Tx-Tg), com valores acima de 100 °C para todas as amostras, com o aumento da quantidade de TeO2. O calor específico apresentou uma redução com o aumento de TeO2 devido à entalpia de ligação Te-O ser menor quando comparada com a entalpia de ligação B-O, necessitando de menos energia para vibrar ou ser rompida. Os valores de índice de refração e polarizabilidade eletrônica aumentam com o maior teor de TeO2, esta última explicada pela maior polarizabilidade eletrônica do íons Te4+ quando comparado aos íonsB3+ e Ca2+. A absorção óptica dos vidros Yb:CaBTeX apresentou uma banda na região entre 900-1050 característica do Yb3+, comprovando a dopagem do material. O band gap óptico e a intensidade de emissão diminuíram com o aumento do conteúdo de TeO2, devido ao aumento dos NBO’s e a diminuição dos íons por centímetro cúbico (N). O tempo de vida não sofreu variação, dentro do erro, com o aumento da concentração de TeO2. Os valores para seção de choque de absorção e emissão não sofrem variações significativas com o aumento do teor de TeO2, apresentando altos valores quando comparados aos vidros teluretos e fosfatos. As análises dos dados mostraram que os vidros Yb:CaBTeX apresentam boas propriedades que os tornam bons candidatos a serem utilizados como dispositivos fotônicos.

Yb3+-Lasermedien glänzen mit hoher Effizienz und relativ geringer thermischer Last, besonders in Laseroszillatoren und -verstärkern mittlerer bis hoher Leistung. Modenkopplung von Yb3+-Lasersystemen ermöglicht Subpikosekunden-Pulse bei hoher mittlerer Ausgangsleistung. Diese Arbeit widmet sich zwei Gruppen der vielversprechendsten neuen Yb3+-aktivierten Laserkristalle: den strukturell analogen, monoklinen Doppelwolframaten Yb:KGd(WO4)2 (Yb:KGW), Yb:KY(WO4)2 (Yb:KYW) und KYb(WO4)2 (KYbW) und den Yb3+-dotierten Sesquioxiden, vertreten durch Yb:Sc2O3 (Yb:Skandia). Die spektroskopischen Daten von KYbW, darunter eine extrem kurze 1/e-Absorptionslänge von 13 Mikrometern bei 981 nm, wurden im Rahmen der Dissertation vermessen. Die Lasereigenschaften niedrig Yb3+-dotierter Wolframate im Dauerstrich (cw)- und modengekoppelten Betrieb wurden in Lasern moderater Ausgangsleistung untersucht. Ultrakurzpuls-Erzeugung mit Yb:KYW, Yb:KGW und Yb:Glas wurde in einem passiv modengekoppelten Laser verglichen. Dabei wurde eine relativ hohe Lasereffizienz erreicht, Dank einer Trapezlaserdiode als Pumpquelle mit exzellenter Strahlqualität. Quasi-cw- und cw-Laserbetrieb von Yb3+ in hochdotierten und stöchiometrischen Wolframatkristallen wurden untersucht. Diese Materialien sind interessant für Mikrochip- und Scheibenlaser. Wichtige Fragestellungen waren die Kristallqualität und die Hitzeentwicklung bei hohen Yb3+-Konzentrationen. Erstmals wurde Lasertätigkeit von Wolframaten mit Yb3+-Konzentrationen >>20% und schließlich, mit KYbW, cw-Laserbetrieb eines stöchiometrischen Yb-Lasermaterials demonstriert. Weiterhin wurde mit KYbW der kleinste bisher für einen Laserkristall gemessene Laserquantendefekt erzielt, 1,6%. Unter Benutzung eines Yb:Sc2O3-Lasermediums wurde erstmals modengekoppelter Betrieb eines Oszillators mit Sequioxid-Laserkristall gezeigt. Betrieb mit nichtsolitonen- und solitonenartiger Pulsformung sowie mit Ti:Saphir-Laser oder Trapezlaserdiode als Pumplaser wurden untersucht. Mit einem Ti:Saphir-gepumpten Yb:Skandia-Laser wurde eine Konversionseffizienz von 47 % bezogen auf die absorbierte Pumpleistung erreicht, der bisher höchste Wert für einen modengekoppelten Yb3+-basierten Laser. / Yb3+ laser media excel with high efficiency and relatively low heat load, especially in medium to high power laser oscillators and amplifiers. Mode-locking of Yb3+ laser systems can provide subpicosecond pulse durations at high average power. This work deals with two groups of the most promising novel Yb3+-activated laser crystals: Yb3+-activated monoclinic double tungstates, namely the isostructural crystals Yb:KGd(WO4)2 (Yb:KGW), Yb:KY(WO4)2 (Yb:KYW), and KYb(WO4)2 (KYbW), and Yb3+-doped sesquioxides, represented by Yb:Sc2O3 (Yb:scandia). Spectroscopic data of KYbW were investigated as part of this thesis, finding an extremely short 1/e-absorption length of 13 micrometers at 981 nm. Continuous-wave (cw) and mode-locked laser performance of moderate-average-power lasers based on lowly Yb3+-doped tungstates were examined. Ultrashort pulse generation with Yb:KYW, Yb:KGW, and Yb:glass was compared in a passively mode-locked laser. A relatively high mode-locked laser efficiency was achieved due to a tapered diode pump laser with excellent beam quality. Quasi-cw and cw lasing of Yb3+ in highly doped and stoichiometric tungstate crystals were investigated. These materials are interesting for microchip and thin-disk lasers. Important issues were crystal quality and heat generation at high Yb3+ concentrations. For the first time, laser operation of tungstates with a Yb3+ concentration >>20% and finally, with KYbW, cw lasing of a stoichiometric Yb laser material was achieved. Furthermore, with KYbW, the smallest laser quantum defect ever for a laser crystal was demonstrated, 1.6%. Using a Yb:Sc2O3 laser medium, for the first time mode locking of an oscillator using a sesquioxide laser crystal was realized. Laser regimes with non-solitonlike and solitonlike pulse shaping were investigated, using a Ti:Sapphire laser and a tapered laser diode as pump sources. With a Ti:Sapphire-laser-pumped Yb:scandia laser the highest conversion efficiency with respect to absorbed pump power for any mode-locked Yb3+-based laser was achieved, 47%.

Depuis quelques années, nous assistons à une augmentation soutenue de la demande en puissance des sources optiques. L'introduction des fibres à double gaine dopées Er3+/Yb3+ dans la conception des lasers et des amplificateurs a permis l'obtention de puissances très élevées, impossibles à imaginer quelques années auparavant. L'évolution de cette technologie, conçue en principe pour des systèmes télécom, permet d'envisager de nombreuses applications dans d'autres secteurs tels que le médical, la découpe laser, le marquage, le lidar, le perçage, le soudage, ou le traitement de surface, entre autres. Du fait des fortes puissances mises en jeu dans de tels composants, l'apparition des effets non linéaires devient incontournable. Les effets non linéaires sont à l'origine d'interférences ou de distorsions qui dégradent considérablement les signaux. La compréhension de ces effets devient donc indispensable dans l'optique de trouver des règles d'ingénierie aidant à les minimiser lors de la conception de nouveaux composants. Ce mémoire présente une contribution, à la fois théorique et expérimentale, à l'étude des effets non linéaires dans les lasers et amplificateurs de puissance à fibre double gaine dopée Er3+/Yb3+, portant plus particulièrement sur l'automodulation de phase et la diffusion Brillouin stimulée. L'automodulation de phase a été traitée dans le cas des impulsions d'une durée inférieure à 4 ps. Après une mise en évidence expérimentale, un outil de simulation a été créé à l'aide de l'équation de Schrödinger non linéaire avec gain. Afin d'obtenir des impulsions de puissance supérieure à celle imposée par l'automodulation de phase, un système d'amplification d'impulsions utilisant l'architecture CPA ('Chirped Pulse Amplification') a été mis en place, permettant l'obtention d'impulsions de 450 fs avec une puissance crête supérieure à 35 kW. Dans le cas des impulsions larges -d'une durée supérieure à 10 ns-, la puissance maximum de sortie est limitée par un autre effet: la diffusion Brillouin stimulée. Cet effet a également été mis en évidence de façon expérimentale, puis modélisé à l'aide d'un système de cinq équations couplées. Comme dans le cas de l'automodulation de phase, un outil de simulation a aussi été créé. D'autres effets, tels que la diffusion Raman stimulée ou l'amplification paramétrique ont également été étudiés de façon expérimentale.

Aufkonversions-Nanokristalle (UCNC) zeichnen sich als einzigartige Lumineszenzreporter aus, die Nah-infrarotes Anregungslicht in Photonen höherer Energie umwandeln. Für die gezielte Anpassung von Eigenschaften, bedarf es ein tiefes Verständnis der Prozesse der Aufwärtskonversionslumineszenz (UCL) und deren Abhängigkeit von Material und Partikeldesign. Diese Doktorarbeit untersucht die UCL-Prozesse von Yb3+,Er3+ dotierten SrF2-UCNC und zielt darauf ab, die UCL-Eigenschaften der bisher unterschätzten kubischen Wirtsgitter zu verstehen und zu steigern. Hierbei wird die fluorolytische Sol-Gel-Synthese als neuartige Syntheseroute für UCNC vorgestellt. Vorteile wie ausgezeichnete Reproduzierbarkeit, viele Freiheitsgrade bei der Temperaturbehandlung und Partikelgestaltung werden anhand von SrF2 UCNC demonstriert. Die UCNC wurden mittels UCL-Spektren, UCL-Quantenausbeuten, leistungsdichte-abhängiger relativer spektraler Verteilung sowie der Lumineszenzabklingkinetiken unter Einbeziehung kristalliner Eigenschaften wie der Kristallphase, der Kristallitgröße, der Gitterparameter und der Teilchengröße untersucht. Die Abhängigkeit der UCL-Eigenschaften von der Dotierungsmenge wurde mit einer umfassenden Dotierungsreihe beschrieben und der optimale Dotierungsbereich (Yb3+,Er3+) von kleinen, ungeschalten SrF2-UCNC eingegrenzt. Bei der Studie dotierter Kerne mit passivierenden Schalen wurde der Einfluss von Temperaturbehandlung auf die UCL-Mechanismen und die Kern-Schale-Vermischung untersucht. Anhand von unterschiedlich kalzinierten UCNC Pulvern wurde die Empfindlichkeit der UCL gegenüber der Änderung kristalliner Eigenschaften, wie Kristallphase, Kristallinität, und Kristallitgröße betrachtet. Zusammen liefern die Dotierungs-, die Kern-Schale- und die Kalzinierungsstudie wertvolle Einblicke in das gitterspezifische Verhalten der UCL-Eigenschaften als Funktion der Energiemigration und der Kristalleigenschaften. / Upconversion nanocrystals (UCNC) represent a unique type of luminescence reporters that convert near-infrared excitation light into higher energy photons. Tailoring UCNC with specific luminescence properties requires an in-depth understanding of upconversion luminescence (UCL) processes and their dependence on material and particle design. This Ph.D. thesis focuses on the UCL processes of Yb3+,Er3+ doped SrF2-UCNC and aims to understand and enhance the UCL properties of the previously underestimated cubic host lattices. Herein, fluorolytic sol-gel synthesis is introduced as a novel synthetic route for UCNC. Advantages such as excellent reproducibility, high flexibility in temperature treatment and particle design are demonstrated using SrF2 UCNC. The UCNC were characterized by UCL spectra, UCL quantum yields, excitation power density-dependent relative spectral distribution, and luminescence decay kinetics involving crystalline properties such as crystal phase, crystallite size, lattice parameters, and particle size. The dependence of UCL properties on doping amount was described in a comprehensive doping study, and the optimal doping range (Yb3+,Er3+) of small, unshelled SrF2-UCNC was identified. In a core-shell study of doped core UCNC with passivating shells, the influence of temperature treatment on UCL mechanisms and core-shell mixing was investigated. Further, using different calcined UCNC powders, the sensitivity of UCL to the change of crystalline properties, such as crystal phase, crystallinity, and crystallite size, was assessed. Together, the doping, core-shell, and calcination studies provide valuable insight into the lattice-specific behavior of UCL properties as a function of energy migration and crystal properties.