应用Top-hat Z-scan技术在波长为532 nm, 脉宽为190 fs激光脉冲下研究了CdTe和CdS量子点的光学非线性吸收和非线性折射特性。实验结果表明: 在飞秒激光脉冲作用下, CdTe量子点的非线性吸收表现为饱和吸收, CdS量子点表现为反饱和吸收。CdTe量子点的非线性折射表现为自散焦, CdS量子点表现为自聚焦。尺寸分别为2.6、2.4 nm 的CdTe量子点和CdS量子点的非线性吸收系数分别为-9.26×10-14、0.78×10-14 m/W, 非线性折射率系数分别为-0.86×10-20、1.46×10-20 m2/W, 三阶非线性极化率分别为2.72×10-15、1.36×10-15 esu。表明相近尺寸下不同材料的镉类半导体量子点的光学非线性吸收和非线性折射特性不同, 并对其机理进行分析。

偶氮掺杂液晶具有非常强的三阶光学非线性, 其非线性机理包括光致热效应等多种物理机理。为了测量偶氮掺杂液晶三阶光学非线性, 本文采用非线性干涉法, 定量测量了波长632.8 nm下, 光强变化所引起的折射率改变。为了测量得到热效应对掺杂液晶非线性的贡献, 我们提出了温度等效法, 通过在暗室中加热掺杂液晶样品产生与光照时相同的温度变化, 模拟出等效的热效应, 从而将热效应从多种非线性机理中单独区分出来; 通过测量此时的折射率改变, 以及对应的温度和光强变化, 得到了热效应导致的光学非线性。为了提高非线性干涉方法的灵敏度和消除环境震动带来的误差, 本文采用了双路干涉的方法, 使得测量精确性大为提高。测量结果表明：在波长632.8 nm下, 掺杂液晶三阶非线性系数n2为0.268 cm2/W, 其中热效应的贡献为0.091 cm2/W。

应用Z-扫描技术对比研究了萘酞菁铅和萘酞菁钯化合物在波长为532 nm纳秒激光脉冲作用下的三阶非线光学特性。实验结果表明，两种萘酞菁化合物均显现出较强的非线性吸收特性(反饱和吸收)和非线性折射特性(自聚焦)。理论拟合得出萘酞菁铅和萘酞菁钯的非线性吸收系数β分别为6.54×10^-10 m/W和3.90×10^-10 m/W；非线性折射系数率n²分别为1.68×10^-10 esu和8.04×10^-11 esu；二阶分子超极化率系数γ分别为3.44×10^-28 esu和2.57×10^-28 esu，CS₂二阶分子超极化率系数为4.32×10^-33 esu；两种萘酞菁化合物的二阶分子超极化率强于CS₂近5个数量级。实验结果表明，萘酞菁铅化合物具有较强的非线性吸收和非线性折射特性，且大于萘酞菁钯化合物的光学非线性特性是由于萘酞菁铅化合物的重原子效应提高了其光学非线性特性。

合成了一种金属有机配合物［(C3H7)4N］［Au(C3S5)2］. 配制了浓度为1×10-3 mol/L的［(C3H7)4N］［Au(C3S5)2］/乙腈溶液，并用旋涂法制备了掺杂浓度质量比为1%的［(C3H7)4N］［Au(C3S5)2］/PMMA复合薄膜. 运用Z扫描方法, 分别研究了样品溶液和薄膜在波长为1 064 nm，脉宽为20 ps条件下的三阶非线性光学性质. 研究发现薄膜的三阶非线性极化率χ(3)比溶液高出三个数量级. 其中，薄膜的非线性折射率n2为-1.76×10-15 m2/W、三阶非线性极化率χ(3)为9.37×10-10 esu. 结果表明,该材料在全光开关方面具有潜在的应用价值.

为了研究一种新型有机金属化合物(十六烷基三甲基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4，5-二硫基)-镍(简称CTNi)的三阶非线性光学性质，配制了浓度为1.0×10-4 mol/L的丙酮溶液作为待测样品，采用Z扫描测试技术，在波长为1064 nm，脉宽为40 ps的条件下研究了该样品的三阶非线性光学性质。研究发现，该材料具有很强的饱和吸收特性，其激发态有效吸收截面为σeff=1.47×10-18 cm2，相应的非线性吸收系数β=-4.36×10-12 m/W。另外，Z扫描曲线显示该材料还具有较强的自散焦效应，其三阶非线性折射系数n2=-1.55×10-18 m2/W。

通过单光束Z扫描技术,在波长为1.064μm和532nm、脉宽为38ps条件下研究了一种新的酞菁相关化合物三新戊氧基溴硼亚酞菁薄膜材料的三阶非线性光学特性.观察到在1.064μm(离强吸收带很远)下的双光子吸收和在532nm下的反饱和吸收现象,并计算出了相应的非线性吸收系数.在1.064μm下的非共振三阶非线性极化率和在532nm下的共振三阶非线性极化率χ(3)分别为6.1×10-12esu和6.7×10-10 esu,显著大于相关酞菁的值.这些结果表明三新戊氧基溴硼亚酞菁薄膜材料在非线性光学方面具有潜在的应用前景.

利用单光束Z扫描技术, 在波长为1.064 μm、 脉宽为38 ps条件下测定了不同热处理条件下表面包覆纳米Bi2S3掺杂有机改性硅酸盐材料的三阶光学非线性。 结果发现室温下自然干燥的样品和在N2气氛下150℃加热处理2小时后的样品的三阶光学非线性极化系数分别为5.8×10-13 esu和3.7×10-12 esu。 后者的三阶光学非线性极化系数比前者几乎大一个数量级。 显然, 适当的热处理能增强样品的三阶光学非线性。 对此现象进行了分析和讨论。