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仿生学以生物系统的功能和行为为学习对象,师法自然,在诸多工程技术领域都取得了很好的成效。通过对蝴蝶翅膀、昆虫甲壳等生物结构的模仿学习,结合人工合成材料和制备工艺,实现了仿生光子晶体的制备。不同于传统的化学着色技术,光子晶体（photonic crystals,PCs）的结构色来源于其周期性排列的物理结构与光发生衍射相互作用而产生的视觉效果,具有颜色艳丽、生动多变、抗褪色等性质,在光学信息编码领域具有一定的应用前景。然而单一光学模态的光子晶体并不足以满足高信息存储容量、信息多维保护的高安全性光学编码应用需求。因此,研发具备可调上转换荧光与结构色的双模态荧光光子晶体材料,对于光学信息编码具有重要的研究意义。本论文旨在设计合成新型荧光光子晶体结合信息编码技术开发双模式光学编码系统,主要研究内容分为以下三个方面:（1）荧光增强NaYF4:Ln3+@NaYF4核壳纳米颗粒的合成及表征。以油酸（OA）为配体,采用两步热分解法制备NaYF4:Ln3+@NaYF4核壳纳米颗粒（core-shell nanoparticles,CSNPs）,系统地探究了壳层包覆的反应温度以及不同壳层厚度对CSNPs的晶相、形貌及荧光性能的影响。结果表明:最佳壳层生长温度为310℃和最佳壳前驱体加入量为3 mmol制备得到的纯六方相态的棒状CSNPs,具有最高荧光强度;随后调节稀土离子的掺杂,以Er3+/Tm3+,Yb3+/Er3+,Yb3+/Tm3+掺杂分别实现了红绿蓝三色荧光增强型CSNPs。（2）NaYF4:Ln3+@NaYF4@PS（CSNPs@PS）复合微球的合成及表征。利用3-（三甲氧基甲硅基）甲基丙烯酸丙酯（MPS）修饰的Si O2对CSNPs进行包覆改性,使CSNPs具备水分散性并赋予其能参与聚合反应的双键,随后将其置于乳液聚合反应体系,利用苯乙烯聚合,将CSNPs@Si O2-MPS颗粒包裹在PS中制备CSNPs@PS复合微球。对复合微球制备过程中各个阶段产物的表面性质、形貌、上转换荧光强度进行探究,结果表明,该制备方法能够制备出单分散性好、粒径均一的复合微球。而且,通过调节苯乙烯单体的加入量,能够实现对微球粒径的调控。通过改变微球中上转换荧光纳米颗粒核的种类,可实现对CSNPs@PS微球上转换荧光发光调节。（3）CSNPs@PS复合微球自组装构建荧光光子晶体薄膜及其在光学编码中的应用。通过垂直沉积法将合成的单分散CSNPs@PS复合微球自组装构建上转换荧光光子晶体（upconversion photonic crystal,UCPC）薄膜。复合微球的粒径不同,组装的光子晶体薄膜具有不同的禁带波长,平均粒径为185 nm,230 nm,290nm的复合微球制备得到的UCPC薄膜分别具有粉色、绿色、蓝色结构色。由于复合微球中包覆了增强荧光的核壳型上转换纳米颗粒,因而UCPC薄膜在980 nm激光激发下,呈现出不同颜色的上转换荧光。通过改变复合微球中CSNPs种类和复合微球粒径,构建的UCPC薄膜不仅具有明亮的粉、绿、蓝三色结构色,在980 nm激光激发可发射出红、绿、蓝三色荧光。可调的结构色与上转换荧光,可用于信息编码,构建的双模式光学编码系统具有高信息容量和高安全性,预期在彩色显示、防伪、生物检测等领域中具有广阔的应用前景。