光是生命之源，提高光学过程中的光利用效率，具有非常重要的学术价值和现实意义，是科技领域中至关重要的课题。本论文以两类胶体组装体（光子晶体和等离子体光学材料）为研究对象，以增强光利用效率为目标，分别探讨了其在染料敏化太阳能电池、荧光和拉曼等过程中的应用。主要研究内容和结论如下：首先研究了单一光子晶体在增强太阳能电池效率中的应用。利用新型的双反蛋白石结构光子晶体（在传统反蛋白石结构的晶格孔穴中引入一个散射小球），复合到传统染料敏化太阳能电池中形成背反射镜结构，由于光子晶体的禁带效应，极大增强了其染料的光吸收效率。理论计算表明，与传统染料敏化太阳能电池相比，单层双反蛋白石结构可以使光电流效率提高47%，双层则可以实现全可见光谱的吸收增强而使光电流效率提高80%。接着构建了金属胶体组装等离子体结构材料，研究其表面等离激元在增强拉曼信号中的应用。以葫芦脲作为桥连分子，发展了一种制备具有均一的1nm左右间距的金纳米颗粒的组装体的简单方法。葫芦脲可作为“热点”的容器，通过超分子包结作用，可实现“惰性”分子的拉曼增强，增强因子可达到109量级。另外，此体系排除了化学增强作用，可作为表面增强拉曼光谱电磁增强理论研究的平台。最后将光子晶体与表面等离激元相耦合，研究这种复合结构在荧光增强中的应用。提出了光子晶体耦合金属颗粒表面等离激元增强荧光的新策略，这种杂化结构可以同时实现荧光的激发增强，量子效率提高和光收集效率增强。利用时域有限差分方法进行理论计算，并以罗丹明B为模型分子对这种策略的增强效果进行了实验验证。结果发现这种杂化体系跟玻璃样品相比可以增强荧光强度260倍，远大于光子晶体和金属颗粒两者独立使用的效果，以及两者简单的叠加。三个光学过程中采用了不同的增强策略，都实现了输出“信号”的极大的增强，提高了入射光能量的利用率。这些策略对光电转换、光致发光、光散射等光物理过程以及各种光化学反应过程中的光利用效率增强研究都具有重要的参考价值。