探究具有较大的三阶非线性折射率和超快响应速度的非线性光学材料在光通信、光限幅器、以及全光开关等众多光学器件方面具有重要的意义。目前研究比较热的有半导体量子点、碳纳米管、有机材料和金属材料等。碳纳米管(CNTs)独特的一维管状结构和特殊的物理化学性质,使其在物理学、化学、生物学与材料科学等领域扮演着至关重要的角色。碳纳米管独特的一维π电子结构和快速的非线性响应特性使其成为了研究工作者的一个研究热点。半导体纳米材料独特的量子尺寸效应使得半导体量子点表现出了不同的线性与非线性光学特性。受合成方法、制作工艺、尺寸大小的影响,同种半导体量子点在不同的条件下会表现出不同的非线性光学效应。因此,还需要细致的研究半导体量子点的非线性光学特性。半导体材料可以分散在有机聚合物中,从而被制作成薄膜,这种复合材料不仅可以表现出半导体量子点的非线性光学效应,还可以保持薄膜的可塑性特点,因此为材料的加工提供了方便。半导体材料还可以通过物理或者化学的方法与其他材料进行复合如碳纳米管、石墨烯等。由于这些材料都具有较强的三阶非线性光学特性,因此修饰后的复合材料的三阶非线性光学特性也是一个值得探究的课题。本论文共分为五章,第一章绪论,主要对当前三阶非线性光学的研究进展进行概括总结,然后介绍了非线性光学的发展,以及MWCNTs和半导体量子点的三阶非线性光学研究进展;第二章论述了材料的非线性光学性质的测量方法及原理,重点介绍了单光束Z扫描原理及计算方法;第三章研究了MWCNTs的纯化实验以及其三阶非线性光学性质;第四章探究了ZnS半导体量子点的合成以及其三阶非线性光学性质;第五章通过实验合成了不同浓度的ZnS量子点与MWCNTs的复合材料。在相同的浓度下对复合材料和体材料进行了Z扫描测试并且讨论了其三阶非线性光学性质的变化规律,最后是总结与展望。本论文的主要内容有:第一,对MWCNTs进行了纯化实验,实验中采用强混酸腐蚀的方法对MWCNTs进行了洗涤。通过对比MWCNTs的透射电子图,以及元素含量能级谱图,我们发现纯化后的MWCNTs表面光滑无其他颗粒存在,且从能级谱图中也未发现有其他元素的存在。通过Z扫描测试,我们发现MWCNTs是一种自聚焦材料,具有饱和吸收特性。第二,实验中合成了尺寸为10 nm左右大小分布均匀的半导体量子点。实验测得ZnS量子点是一种自散焦材料,具有双光子吸收特性。研究表明:ZnS量子点的三阶非线性极化率为3.06×10-12 esu,比MWCNTs高出了近10倍。第三,采用化学吸附的方法在MWCNTs表面包裹了ZnS半导体量子点。通过控制反应过程中各物质的量的变化,合成了不同浓度的ZnS半导体量子点与MWCNTs的复合材料。在相同的测试浓度下,分别对复合材料、体材料进行了Z扫描测试,结果表明:复合材料总表现出MWCNTs的饱和吸收特性和ZnS的负的非线性折射效应,且当S源与Zn源的浓度均为6.25×10-3 mol/L时,复合材料的三阶非线性极化率达到最大值2.67×10-11 esu。与碳纳米管相比,复合材料改变了其三阶非线性折射率的符号,降低了其三阶非线性吸收。这表明复合材料在光信息存储、全光开关等方面具有潜在的应用价值。最后,对研究生期间的工作进行了总结,并对今后研究工作进行了展望。