非线性光学对激光技术、光谱学、光化学等很多学科都有很大的影响。非线性光学材料是很多领域发展的必备基础材料。随着光通信技术等的快速发展，仪器对非线性光学材料的要求也越来越高，探索并合成性能优异的非线性光学材料成为一个非常重要的研究方向。　　半导体纳米材料由于其独特的光、电性能，在光电器件和功能材料等领域显示了潜在的广阔应用前景，成为一个人们研究兴趣的纳米体系。然而，半导体纳米材料的尺寸较小，分散性及稳定性较差，因此需要通过物理途径或化学方法将其修饰到其它材料表面，合成为复合材料。修饰后的复合材料可以阻止纳米材料间的团聚，提高分散性，改善材料性质。若两种材料都具有非线性响应，则复合材料的三阶非线性光学性质可能会有所提高。　　石墨烯，由单层碳原子周期性排列组成的蜂窝状二维材料，具有优异的电、热、机械性能、高比表面积及易功能化等特点和优异的性能，受到材料、能源、环境、医学、物理、化学、生物等领域的广泛关注，是当前国际研究热点。其稳定有序的平面结构及超强的电子传导和迁移能力，使它成为半导体材料理想的载体。研究和制备石墨烯和半导体复合材料成为新的焦点，并取得了丰硕的成果。　　本论文共分为四章，第一章绪论简单介绍了非线性光学理论、非线性光学材料的研究和发展和它的三阶非线性测试方法，并对所研究的 II-VI族半导体材料、氧化石墨烯和石墨烯作了概述；第二章主要对氧化石墨烯进行了表征，及其与还原氧化石墨烯的三阶非线性光学特性；第三、四章对石墨烯/ZnxCd1-xS复合材料进行了表征，并运用Z-扫描方法研究了石墨烯-CdS的非线性光学特性。　　本论文的研究工作主要体现在如下几个方面：　　第一：采用Daniela C. Marcano等提出的改进hummers法制备了氧化程度较好的氧化石墨烯，用二甲基亚砜作为还原剂制备了还原氧化石墨烯；用皮秒Z扫描系统测试了材料的三阶非线性性质，在波长为532nm、脉冲为30ps、能量为1.25μJ的激光作用下，氧化石墨烯具有反饱和吸收特性以及正的折射率，还原氧化石墨烯具有饱和吸收特性及正的折射率。　　第二：运用溶剂热法制备了石墨烯-CdS复合材料，并通过透射电子显微镜、X射线衍射仪器、紫外-可见光谱仪对其进行了表征，结果显示CdS纳米粒子尺寸分布在7nm左右，且较为均匀分散地附着在石墨烯的表面。运用Z-扫描方法研究了复合材料在皮秒激光作用下的非线性光学特性，结果表明，在该条件下石墨烯-CdS复合材料具有正的非线性折射率和饱和吸收特性，与同条件下制备的CdS相比，复合材料非线性光学性质提高了。作为实验的延伸，利用溶剂热法制备了石墨烯/ZnxCd1-xS（x=0.2,0.5,0.8,1）复合材料，表征结果显示复合材料具有闪锌矿结构。　　最后，说明了实验存在的不足并提出了下一步的工作内容与实验安排。