本论文系统总结了近年来国内外关于半导体纳米材料的光学非线性特性及光限幅效应的研究成果、研究方法及相应的理论分析方法。详细介绍了单光束激光Z扫描技术以及相关的理论分析。根据有效介质理论推导出不同形状纳米材料的三阶有效非线性极化率X^（3）_eff，并用Origin软件进行仿真对比分析形状对半导体纳米材料三阶光学非线性及光限幅特性的影响。 利用单光束激光Z扫描技术研究了不同形状PbS纳米材料的DMF悬浮液的光学非线性特性，发现三种被测样品在纳秒激光入射的情况下，具有很强的非线性吸收，显示出自聚焦特性，得出不同形状PbS纳米材料的三阶非线性折射率、非线性吸收系数及三阶非线性极化率。在皮秒激光入射的情况下，表现出的弱的非线性起因于溶剂效应。 研究了不同形状的PbS纳米材料DMF悬浮液的光限幅特性，发现在波长为532nm、脉冲宽度为8ns、重复频率为1Hz的激光脉冲作用下，三种PbS纳米材料均表现出光限幅特性；而在皮秒激光脉冲作用下，三种样品的光限幅能力很弱。