低维纳米材料拥有良好的非线性光学性能,在激光器和激光防护设备等领域都有着潜在的应用前景。但,目前国内外科学家对非线性光学效应的研究多数集中在液相基质中,限制了其实用化进程。本课题选取黑磷量子点（BP QDs）、黑磷纳米片（BP NSs）和氧化石墨炔纳米片（GDYO NSs）三种低维纳米材料为代表,采用溶胶-凝胶技术将其掺杂入有机改性二氧化硅凝胶玻璃中。采用透射电子显微镜镜、扫描电子显微镜、原子力电镜、X射线光电子能谱、X射线衍射、红外分析光谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱系统表征了材料的形貌、结构及其线性光学性能。在此基础上,采用纳秒和皮秒Z-扫描法研究所得复合凝胶玻璃的非线性光学性能和机理,结果表明:1、通过液相剥离法成功制备均匀分散的BP NSs,并采用溶胶-凝胶技术将其引入二氧化硅玻璃中。开孔Z-扫描结果表明,引入二氧化硅凝胶玻璃中后,BP NSs的饱和吸收特性（SA）有所提高,且与掺杂浓度有关;由于刚性二氧化硅玻璃基质有效隔绝了空气中水和氧气的影响,BP NSs在复合凝胶玻璃中的非线性光学性能得到很大程度的提高,即使在空气中放置12个月后,其非线性吸收系数仍可达到原始值的62%。复合凝胶玻璃的非线性光学效应主要是源于非线性吸收（NLA）和非线性折射（NLR）。2、采用液相剥离法和溶剂热法成功制备了5～10nm的BP QDs,并将其引入二氧化硅凝胶玻璃中。能谱分析、拉曼光谱和荧光光谱证明BP QDs已成功引入二氧化硅凝胶玻璃中且保持了其原有结构。BP QDs复合凝胶玻璃在纳秒和皮秒下均呈现出饱和吸收特性,且与BP QDs液相基质相比,SA效应有所增强,其饱和吸收系数随激光输入能量和掺杂浓度增大而升高。3、采用溶胶-凝胶法将GDYO NSs引入二氧化硅玻璃基质中,获得掺杂均匀、透明性好的复合玻璃。在纳秒激光脉冲下,GDYO NSs溶液存在与能量有关的饱和吸收到反饱和吸收的转变;在皮秒激光脉冲下,GDYO NSs溶液呈现出有饱和吸收效应,并随着激光能量的增大,非线性吸收系数增大,饱和吸收效应增强。引入固相基质中后,GDYO NSs的饱和吸收性能得到提高,GDYONSs复合凝胶玻璃的非线性吸收系数随着浓度的增加而增大。此外,通过对比石墨烯（GO）与GDYO的皮秒开孔Z-扫描曲线可知,GDYO NSs在液相和固相基质中的饱和吸收效应均优于GO。