Im 21. Jahrhundert ist der Klimawandel eine der größten Herausforderungen für die nachhaltige Entwicklung der menschlichen Gesellschaft und der Weltwirtschaft. Mit dem weltweit steigenden Primärenergiekonsum wird die Reduzierung der Treibhausgasemissionen von den meisten Ländern angestrebt, um die globale Erwärmung zu begrenzen. Die Oxy-fuel-Verbrennung ist neben anderen Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung eine vielversprechende technische Lösung zur CO2-Reduzierung bei der Nachrüstung der bestehenden fossil befeuerten Kraftwerke für die zukünftige Energieversorgung. Für den industriemäßigen Einsatz der Technologie für die Oxy-fuel-Verbrennung ist ein grundlegendes Verständnis der Flammeneigenschaften von Festbrennstoffpartikeln erforderlich, was wiederum fundamentale Untersuchungen in Laborexperimenten erfordert. In dieser Arbeit wird die Verbrennung fester Brennstoffe in laminaren Strömungen in generischen Experimenten unter Anwendung fortschrittlicher nicht-intrusiver Messtechniken umfassend erforscht. Die Untersuchungen betonen die Zündung und die frühe flüchtige Verbrennung von Brennstoffpartikeln, die eine wesentliche Rolle bei der Flammenstabilisierung und -ausbreitung für großtechnischen Brennkammer spielen. Die Oxy-fuel-Verbrennung ist ein komplexes mehrphasiges Phänomen mit zahlreichen interaktiven Teilprozessen, die eine in-situ Datenerfassung mehrerer wichtiger Skalare und Vektoren erfordert. Daher werden in dieser Arbeit die Bemühungen vorgestellt, (1) die Methodologie zur Durchführung von volumetrischen optischen Multiparametermessungen in der Verbrennungsforschung zu entwickeln und (2) die Zündung und das Flammenverhalten von hochflüchtigen Steinkohlepartikeln durch Anwendung der entwickelten Laserdiagnostik zu untersuchen und das grundlegende Verständnis der Verbrennung fester Brennstoffe weiter zu vertiefen. Diese Arbeit ist in einem kumulativen Dissertationsrahmen aufgebaut, in dem sechs begutachtete Publikationen in zwei Hauptteilen untergebracht sind. Teil eins unterstreicht die methodische Entwicklung von volumetrischen Hochgeschwindigkeits-Lasermessungen durch die Vorstellung von drei Hauptbeiträgen btw. Publikationen. Mit einer Einzelschuss-Messung (Paper I) wird die Reaktionszone laminarer und turbulenter Flammen mit Hilfe volumetrischer Laserbeleuchtung visualisiert. Es wird zu einer Quasi-4D Messung mithilfe von Laser-induzierten Fluoreszenz (LIF) Imaging erweitert, indem ein 100 kHz Puls-Burst-Laser mit einem schnellen akusto-optischen Deflektor kombiniert wird (Paper II). Durch die Durchführung von tomographischen Particle Image Velocimetry (Tomo-PIV) (Paper III) werden Laserscanning- und volumetrische Beleuchtungsmethoden gleichzeitig genutzt, um die Flammen-Strömungs-Interaktionen einer turbulenten Flamme zu analysieren. Diese experimentellen Studien demonstrieren die Neuartigkeit und die Fähigkeit von multiparametrischer, volumetrischer Diagnostik, die zur Untersuchung der Verbrennung fester Brennstoffe eingesetzt werden können. Im zweiten Teil wird die oben erwähnte optische Diagnostik in laminare Flugstromreaktoren angewandt, wobei der Schwerpunkt auf einem grundlegenden Verständnis der Zündung und flüchtigen Verbrennung von Festbrennstoff unter Oxy-fuel-Bedingungen liegt. Nach einer schrittweisen Steigerung der Komplexität werden Einzelpartikelzündung und Flammenentwicklung umfassend mit 2D und multiparametrischer Diagnostik untersucht (Paper IV), die gleichzeitig geometrische Eigenschaften, z.B. Partikelgröße und -form, und reaktionsrelevante Parameter, z.B. OH-Spezies und Flammenlumineszenz, berücksichtigt. In der Erweiterung auf 3D (Paper V) wird die Topologie der flüchtigen Einzelpartikelflammen und deren zeitliche und räumliche Abwicklung mit dem Laser-Scanning OH-LIF untersucht. Ein grundlegendes Verständnis der einteiligen flüchtigen Flamme wird durch die Auswertung des Abstands der kugelförmigen flüchtigen Flamme gewonnen. Schließlich werden Zündung und Stabilisierung einer mit Partikelgruppen gestützten flüchtigen Flamme untersucht (Paper VI). Multiparameter- und mehrdimensionale Messungen tragen zur Interpretation von Partikel-Partikel- und Partikel-Flammen-Wechselwirkungen und deren Bedeutung bei der Verbrennung fester Brennstoffe bei. Insgesamt werden sowohl bei der Entwicklung der Methodik als auch bei der Analyse der Phänomene bedeutende Fortschritte erzielt. Die gewonnenen Daten bieten eine solide Grundlage für die Validierung fortgeschrittener numerischer Simulationen.