贵金属纳米颗粒由于其优秀的非线性光学效应,在超快光学、光催化、光医疗以及全光调制等领域受到人们的广泛关注。金属纳米颗粒的非线性效应是由其局域表面等离激元共振（Localized Surface Plasmon Resonances,LSPR）效应引起的,金属纳米颗粒可将光场局域在颗粒表面,在颗粒表面形成非常强的局域场,使得材料的非线性效应得到增强。与金银等贵金属相比,液态金属纳米液滴具有成本低廉、易于制备、无毒副作用等优点,并且已经被发现具有优秀的局域表面等离激元共振效应。液态金属在电学方面已经获得了广泛应用,却鲜见其在光学方面的研究。本文主要介绍了液态金属纳米液滴的局域表面等离激元共振效应和非线性光学效应,并将其应用在全光逻辑门器件上。本文主要内容包括:（1）简单介绍了纳米材料的表面等离激元理论的发展历程以及在各个领域的应用;介绍了液态金属的研究现状,特别是最近一段时间液态金属在光学领域的研究进展;调研了全光逻辑门的研究现状,主要是利用纳米材料相位调制效应的全光逻辑门的研究进展。（2）从体块和纳米金属两个方面,分别介绍了表面等离激元效应的产生机制以及相关理论推导,根据准静态近似和离散偶极近似理论,对金属纳米颗粒的消光截面进行模拟。介绍了金属纳米颗粒三阶非线性效应导致的几种非线性光学现象,主要介绍了三阶极化率实部(χ^（3）导致的相位调制效应和三阶极化率虚部(χ^（3）导致的饱和吸收与反饱和吸收效应。（3）介绍了液态金属纳米液滴的制备方法,使用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱（EDS）分别表征了材料的组分和形貌。根据材料的介电函数,对纳米液滴的共振吸收效应进行模拟。结合材料的线性吸收谱,证实了液态金属纳米液滴的LSPR效应。（4）介绍了液态金属纳米液滴的非线性光学效应,主要包括三个部分。首先在405nm、532nm、776nm、1064nm和3.5μm波段实现了空间自相位调制,根据自相位调制结果计算了材料的非线性折射率系数。第二,在可见-红外波段进行了空间交叉相位调制实验,演示了一个全光开关的应用。最后,使用开孔Z扫描方法测量了材料的非线性吸收系数,测量结果表明液态金属纳米液滴具有宽波段饱和吸收特性。（5）介绍了基于相位调制效应的全光逻辑门器件的实验方法和实验结果,主要介绍了实验思路的设计以及实验光路的搭建,分别在532nm和2μm波段对全光逻辑门的实验结果进行展示。基于泵浦探测系统对材料进行了瞬态吸收测试,展示了材料的超快光热响应速度。