碳量子点是类球形的分散的纳米颗粒,主要成分是碳,粒子尺寸小于10nm,因具有良好的荧光性而被广泛应用。相比于传统的半导体量子点,碳量子点在细胞低毒性、生物兼容性以及制备简单等方面都展示出了极大的优点。目前,对碳量子点的研究主要集中在金属离子检测、生物传感器、荧光探针、非线性光学和能量转换几个方面。研究碳量子点在非线性方面的光学特性,对碳量子点的性质的探索和优秀的非线性材料的获得都具有重要意义。本文应用Z-scan技术测量了荧光发射波长分别为450nm和550nm(激发波长为400nm时)的水溶性和油溶性碳量子点的非线性吸收特性。应用泵浦—探测技术研究了两类碳量子点的非线性动力学过程,实验如下:1.在纳秒激光作用下,水溶性碳量子点有非线性吸收特性,并且荧光发射波长为450nm的碳量子点的非线性吸收特性是饱和吸收,荧光发射波长为550nm的碳量子点的非线性吸收特性是反饱和吸收。油溶性碳量子点在此种情况下没有表现出非线性吸收特性。得出碳量子点的粒子直径对其非线性吸收有影响,与量子尺寸效应有关。2.在皮秒激光作用下,荧光发射波长不同的两种碳量子点依然表现出不同的非线性吸收特性,荧光波长为450nm的水溶性碳量子点和荧光波长为550nm的油溶性碳量子点是饱和吸收,而荧光波长为550nm的水溶性碳量子点和荧光波长为450nm的油溶性碳量子点是反饱和吸收。得出碳量子点的非线性吸收不仅受量子尺寸效应影响,还受溶剂效应的影响。3.在飞秒激光作用下,首先比较了激发能量不同对碳量子点的非线性吸收特性的影响,发现随着激发能量的不断增加,碳量子点的非线性吸收系数越来越小,其吸收主要为双光子吸收。其次,比较了不同溶剂的碳量子点对碳量子点的非线性吸收的影响,荧光峰值为450nm的水溶性碳量子点的非线性吸收特性为反饱和吸收,荧光发射波长为450nm的油溶性碳量子点的吸收特性也为反饱和吸收,但是油溶性碳量子点的非线性吸收特性要强于水溶性碳量子点的非线性吸收特性,得出溶剂对碳量子点的非线性吸收系数有影响。最后,比较了不同荧光发射波长对碳量子点的非线性吸收特性的影响,再次验证了碳量子点的非线性吸收特性受量子尺寸效应影响。4.利用泵浦—探测技术研究了碳量子点在飞秒激光脉冲下的动力学过程。在激光输入波长为515nm,激光脉冲宽度为190fs的条件下,得到了水溶性碳量子点和油溶性碳量子点的动力学曲线。