当物质尺寸减小到纳米尺度后，例如0.1-100纳米这个范围，物质的性质往往会发生突变，表现出某些特殊性质。因此，纳米材料的性质既具不同于原来的组成原子或分子，也不同于宏观物质。它们既可由化学方法合成也可由物理方法生成，目前已经被广泛应用于机械制造、电子器件、生物传感、医疗诊断等领域。微纳米粒子拥有许多诱人的光学性质，例如局域表面等离子共振和双光子荧光等。由于微纳米材料尺寸较小，对其光学特性进行调控一直以来都是一个挑战。　　本文的主要研究内容和研究成果包括以下三个方面：　　1.金属、半导体纳米粒子双光子荧光与二次谐波的研究。首先，分析了双光子荧光的空间及时间激发特性。然后，测量了金纳米棒、ZrO纳米棒、介孔ZnO纳米材料的双光子荧光及二次谐波。在实验中，分析了双光子荧光光强与入射光功率的平方成正比的关系。最后，研究了ZnO纳米棒二次谐波的偏振激发特性以及金纳米棒的局域表面等离子体共振激发特性。　　2.ZnO纳米棒双光子泵浦随机激光阈值的调控研究。该研究是本论文的核心及主要创新之处。在介绍了随机激光的阈值特征后，研究了光子在泵浦和发射波长处平均自由程对双光子随机激光阈值的影响。利用飞秒激光烧蚀将ZnO纳米棒切成尺寸均匀的深亚波长ZnO纳米盘(<100nm)。这些ZnO纳米盘在发射波长的光子平均自由程变短并且在泵浦波长具有更小的散射截面，因而导致高效双光子泵浦随机激光。使其阈值降至8mJ/cm2。证实双光子泵浦随机激光的阈值可以通过飞秒激光烧蚀来调控，飞秒激光脉冲照射后显著增强的双光子荧光可以用于实现光信息存储。　　3.无序介质相干背散射的研究。从相干背散射的测量中得到光子在样品中的平均自由程。分析了样品厚度及吸收系数对相干背散射测量的影响，测量了飞秒激光烧蚀前后ZnO纳米棒的相干背散射，得到了相应的光子平均自由程。最后，对相干背散射在高分子材料和人体指甲中的应用进行了探索。　　本论文的研究成果对新型纳米功能材料和器件的研究具有一定的参考价值。