碳量子点(CQDs)是近年来新兴的碳纳米材料之一,由于其原材料丰富,价格低廉,制备方法简单,生物相容性好,光学性质优异等优势引起了研究者的广泛研究。CQDs在光电催化,生物成像,荧光检测等领域都具有很好的应用前景。然而,之前的研究多集中在CQDs在弱光下的光学性质,对于其在强光(激光)下的研究却很少,如CQDs的非线性光学性质和激光性质等。本文通过简单的电化学方法和水热方法制备了不同表面修饰的CQDs,探究了其非线性光学性质和激光性质。本论文的主要工作内容如下:1、通过简单的一步水热法制备了氮掺杂碳量子点(N-CDs),并且研究了N-CDs的非线性光学性质。在脉冲波长为532 nm,脉冲宽度为皮秒的情况下,随着脉冲能量的增强,N-CDs存在从饱和吸收到反饱和吸收的转化现象。在能量较低的情况下,非线性性质主要由饱和吸收主导,随着能量的增加,反饱和吸收开始出现,并且最后起到主导作用。饱和吸收主要来源于N-CDs的基态光漂白,反饱和吸收主要来源于自由载流子吸收/双光子吸收。在脉冲宽度为纳秒情况下,N-CDs存在一个典型的反饱和吸收现象,这主要来源于N-CDs的激发态吸收。同时,CQDs的氮原子掺杂和其表面的羰基对其非线性光学转化现象起到主导因素。2、通过电化学和水热方法制备了不同表面功能化的碳量子点/罗丹明B(CQD/Rh B)复合物,并通过改变泵浦能量的大小探究了它们的激光性质。结果显示:不同表面功能化的CQD/Rh B复合物展现了不同的激光性质。当泵浦能量为1.86 m J时,磷酸基团修饰的碳量子点/罗丹明B(PO4-CQD/Rh B)复合物在587 nm处出现了一个线宽为3.2 nm的强峰,同时证明了碳量子点溶液的p H值对CQD/Rh B复合物的激光性质具有很大影响。3、通过水热方法制备了氮、硫共掺杂的碳量子点(N,S-CQDs),荧光量子产率可达73%。实验结果同时显示:N,S-CQDs可以作为Fe3+检测探针,具有高选择性和高灵敏性,检测限可达0.2μM。