过渡族金属硫化物材料因其具有独特的物理、化学性质而引起了人们的广泛关注。其中由于其特殊的能带结构、光学响应和电子输运特性,二维二硫化钼材料成为了物理学、材料学等学科的研究热点。与零带隙的石墨烯相比,可调控带隙的二硫化钼二维结构在光电子器件中具有重要的应用价值。近年来的研究发现,由体材料二硫化钼（MoS₂）在经过剥离技术形成的单层MoS₂具有优良的非线性光学性质。例如研究发现单层MoS₂纳米片在飞秒激光的照射下,具有很强的双光子吸收效应,因而在激光防护、非线性调制器等光学器件等方面具有重要的应用潜力。本论文中,我们首先通过液相剥离技术制备了性能良好的单层MoS₂纳米片分散体系悬浊液。众所周知,MoS₂具有特殊的三明治夹心结构,上下两层惰性的硫原子包裹着中间的钼原子,层间存在着微弱的范德华力。一般情况下,剥离好的片层在其水分散液中会发生不可逆的团聚而沉降,然而我们通过对MoS₂单片层表面化学修饰上一定量的有机官能团之后,扩大了每个片层间的距离,片层和片层就不再容易聚集。然后,我们将这些MoS₂纳米片与包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,聚氨酯（PU）和聚酰亚胺（PI）等在内的多种高分子材料进行分散性复合,形成均匀的PMMA-MoS₂,PU-MoS₂和PI-MoS₂等MoS₂-有机物复合材料薄膜,并研究了不同MoS₂掺入浓度对光限幅效应的调控特性。实验结果表明,我们制备的MoS₂有机复合材料,在较长波段以及大范围激光强度变化下都具有良好的光限幅特性和连续可调性能。Z-扫描技术作为一种方便灵敏的测量手段,可以有效表征材料中的三阶非线性过程。我们搭建了基于飞秒激光泵浦的Z-扫描非线性光学测试系统,并进行了充分调试。利用Z-扫描方法系统地研究了 PMMA-MoS₂和PU-MoS₂复合有机材料薄膜材料的三阶非线性吸收特性,包括试图研究该类复合材料中可能存在的饱和（SA）和反饱和（RSA）物理过程。利用开孔Z-扫描的测量结果,我们的得到了这两种有机物复合材料薄膜的非线性光学的相关数据。同时我们532 nm（纳秒）与800nm（飞秒）波长的脉冲激光激发下,对不同激光强度下材料产生的非线性效应做了详细的研究和特性比照。更有意义的是,基于有机薄膜的弹性机械性能,为了设计主动非线性光学调控器件,我们对MoS₂-有机复合薄膜材料的拉伸性能以及相应的线性与非线性光学性能进行了深入的研究,并且讨论了样品的光学均匀性能以及我们设计的功能性有机复合材料耐强激光损伤的能力。