金属(Au,Ag等)纳米粒子掺杂的玻璃具有高的三阶光学非线性系数、超快非线性光响应等特点,是近年光学功能材料研究的热点.此类玻璃有望用作兆兆赫(THZ)量级的超快全光开关.已有大量的研究有关纳米粒子掺杂玻璃的制备方法和特性,但传统的熔融法、溶胶-凝胶、离子交换和离子注入等方法不能很好地控制材料内部纳米粒子的空间和尺寸分布.而材料内部纳米粒子的可控排列和尺寸分布对实现光电集成器件至关重要.另一方面超快超强的飞秒激光在材料三维微结构的制备和材料显微改性方面显示了独特优势,并已被用来制备光波导、光存储、光栅、光耦合器和光子晶体等三维光功能微结构和器件.本研究利用飞秒激光与玻璃的相互作用,成功实现了金属纳米粒子在玻璃内部空间选择性析出.论文分以下三个部分:一是使用飞秒激光辐照和热处理相结合,在掺杂金属离子的硅酸盐玻璃内部,诱导金属(Au,Ag)纳米粒子的空间选择性析出;二是研究不同辐照源、热处理温度、辐照条件、二次飞秒激光辐照和玻璃外加剂对金属纳米粒子析出(尺寸和分布)的影响.分析和讨论金属纳米粒子的析出机理;三是研究飞秒激光直接扫描和干涉法制各金属纳米粒子析出调制的相位光栅,根据衍射效率计算折射率变化,讨论分析折射率改变的原因,并通过Z-scan测试和光限幅实验,研究金属纳米粒子掺杂玻璃的光学非线性特性.