近年来,随着人们对微纳光子学系统的日益关注,对于微纳光波导及微纳光子学器件的研究也逐渐成为科学研究的热点之一。作为一种优良的光学波导,光学微纳米线因其低光学传输损耗、强光场约束、强倏逝场和色散可调等光学特性而得到了持续的关注与研究,并被广泛应用于微纳光子学器件的研究中。为了进一步提高微纳光子学器件的性能参数、丰富器件种类,以满足日益提高的应用需求(如,红外超快光谱研究、中红外光传感、超低功耗光通信等),对具有优异光学特性(如,红外导波特性、非线性光学特性等)的微纳米线的研究具有较为重要的意义。本文中,我们对基于CdTe微纳米线的红外光波导及非线性光学应用进行了研究。得益于CdTe材料优异的光学特性,这些微纳米线在近中红外光波导和非线性微纳光子学器件方面展现出了良好的应用价值。本文主要内容如下:在第一章中,我们对光学微纳米线及其在红外波导与器件应用方面的研究现状进行了简单介绍,并列举了一些典型的研究成果。在第二章中,我们通过气相沉积法成功制备出具有不同晶体结构的CdTe微纳米线和纳米带,并对其在不同制备条件下的生长机理进行了系统分析。通过光学显微成像、扫描电镜成像、透射电镜成像、电子衍射图像、拉曼光谱、荧光光谱等方法对这些微纳米线和纳米带进行了表征,结果显示其结构尺寸均匀、表面质量优良,并具有良好的单晶结构。在第三章中,我们对CdTe微纳米线的红外线性导波特性进行了表征。我们分析了CdTe微纳米线的光场约束、色散等光学特性,并通过实验测量了其在近中红外波段(～1-9μμm波长)的红外传输光谱,结果表明这些微纳米线在该波段具有良好的导波特性。利用单根微纳米线的法布里-珀罗谐振特性,我们测得这些微纳米线在中红外波段的光学传输损耗为dB/cm量级。在第四章中,我们对CdTe微纳米线的非线性导波特性进行了研究。首先,我们通过实验观测到了单根CdTe纳米线中的二倍频产生现象,并通过理论对其进行了分析研究。研究表明,在相同的结构尺寸与输入功率条件下,CdTe纳米线的二倍频产生效率比ZnO、CdS等其它典型二六族半导体纳米线高一至两个数量级。随后,我们对单根CdTe纳米线中的自相位调制效应进行了研究,通过实验实现了约15 nm的5 dB频谱展宽,并对双光子吸收及自由载流子效应的影响进行了分析。利用实验数据,我们估算出CdTe在1550nm波长处的非线性折射率系数约为(9.5± 1.4)×10-17m2/W,并对其非线性折射率系数的色散特性进行了研究。此外,我们对单根CdTe纳米线中的超连续谱产生进行了研究,仿真结果表明通过优化纳米线结构尺寸或选择合适的入射脉冲脉宽,可以显著增强频谱展宽。以上研究表明CdTe微纳米线具有优异的光学非线性特性,并在超短工作距离非线性微纳光子学器件方面具有潜在的应用价值。在第五章中,基于单根CdTe微纳米线中的横向二倍频效应,我们在实验中实现了超弱近红外飞秒光脉冲的自相关测量。得益于CdTe微纳米线的高折射率、高非线性系数等特性,输入脉冲能量可以低至fJ/脉冲量级。我们通过理论和实验对单根微纳米线中的横向倍频效应进行了研究,并分析了多模效应的影响。研究表明,通过合理选择纳米线的尺寸、压缩入射脉冲脉宽等方法,可以进一步降低输入脉冲能量(如,降低十倍左右),使得百阿托焦耳/脉冲量级的自相关测量成为可能。在第六章中,我们对论文研究内容和创新点进行了总结,并对未来工作进行了展望。