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科技的发展进步为我们的社会带来了巨大变革,传统材料已经很难满足人们社会生活发展的需要,二维材料的出现,为此带来了新的曙光。二维材料具有独特的性质和结构,其在电子器件、光学器件、能源转换、催化等领域具有广阔的应用前景。激光技术的发展促进了人们对二维材料非线性光学特性的研究,例如非线性吸收、非线性折射、受激散射等。积极探索新型二维材料优异的非线性吸收性能并促进其应用,是当前材料科学界的重要研究方向之一。与此同时,越来越多二维材料的合成与发现,更加促进了二维材料在非线性光学领域的蓬勃发展。石墨炔作为一种由sp和sp~2两种不同的碳原子杂化方式形成的碳同素异形体,引起了人们对其性质和应用的广泛探索。但是目前对于石墨炔非线性吸收行为的研究相对较少。同时,石墨炔单体（Hexakis[（trimethylsilyl）ethynyl]benzene,HEB-TMS）作为合成石墨炔的前驱体,鲜有对其的研究报道。这给予了我们新的研究启发。基于此,本论文以石墨炔、石墨炔单体为研究对象,通过液相剥离法成功制备了二维石墨炔及石墨炔单体纳米片,利用基本的表征手段实现了对两者的测试表征,并分析了两者在宽波段的非线性吸收性能,探索了石墨炔及其单体在固态激光器、石墨炔单体在光纤激光器中的应用。具体研究内容如下:1、对石墨炔的非线性吸收性能及应用进行研究,该部分的主要工作有:（1）制备二维石墨炔纳米片并表征。高度范围为3.3-4.0 nm左右的二维石墨炔纳米片通过液相剥离法制备,并对其进行了表征分析,了解其主要的形貌、元素组成、成键类型及官能团、结构特征等。通过紫外-可见分光光度计测试了石墨炔纳米片在290、355、410、532、1064 nm五个波长下的透过率,并计算了在对应波长下的线性吸收系数,用于非线性吸收性能的分析拟合。（2）首次对石墨炔纳米片进行宽波段的非线性吸收性能研究。利用开孔Z扫描技术,对石墨炔纳米片在纳秒和皮秒两种激发光源下的非线性吸收性能进行分析。在纳秒激光下,石墨炔纳米片在290、410、532、1064 nm四个波长下,均表现出明显的双光子吸收特性,但其在紫外波段具有更低的非线性阈值和饱和吸收强度、更高的双光子吸收系数及截面,表明其在紫外波段的非线性吸收行为更加突出。在皮秒激光下,石墨炔纳米片展现出比纳秒时更加优异的双光子吸收特性,通过对比355、532、1064 nm三个波长下的实验结果发现,石墨炔纳米片在紫外波段具有更强的非线性吸收行为,这与纳秒时结论一致。实验研究表明了石墨炔纳米片作为光限幅材料在紫外波段具有巨大的应用前景。（3）对石墨炔在固态激光器中的应用进行探索。在石英基底上制备了石墨炔可饱和吸收体并将其应用于1.06μm被动调Q全固态激光器中,实现了被动调Q信号输出。实验结果表明,在吸收泵浦功率为0.92-1.16 W范围内时输出端能检测到被动调Q信号,得到的调Q最窄脉冲宽度、最大重复频率、最高脉冲能量和峰值功率分别为415 ns、244.2 k Hz、133.53 n J和321.77 m W。实验结果表明了石墨炔应用于固态激光器实现光学调制的可行性。2、对石墨炔单体的非线性吸收性能及应用进行研究,该部分的主要工作有:（1）制备二维石墨炔单体纳米片并表征。通过液相剥离法制备了厚度范围为3.49-4.47 nm的二维石墨炔单体纳米片,并通过SEM、AFM、EDS、FTIR、XPS、Raman等手段对其进行了表征分析。透过率的测试结果表明,石墨炔单体纳米片在355、410、532、1064 nm时的线性吸收系数分别为1.28、1.08、0.97、1.00 cm-1。（2）首次对石墨炔单体纳米片进行宽波段的非线性吸收性能研究。纳秒开孔Z扫描实验的结果表明,石墨炔单体纳米片在410 nm时的非线性吸收性能更为优异,在该波段石墨炔单体纳米片具有低的饱和强度和强的双光子吸收行为。皮秒开孔Z扫描的实验结果表明,石墨炔单体纳米片在532 nm时的非线性阈值更低,在可见光波段双光子吸收优势更明显。这表明了石墨炔单体在可见光波段作为光限幅材料的潜力与价值。（3）首次对石墨炔单体在固态激光器中的应用进行探索。在石英基底上制备了石墨炔单体可饱和吸收体并将其应用于1.06μm被动调Q全固态激光器中实现了信号输出。调Q的实验结果表明,在泵浦吸收功率为1.80 W时,调Q的最窄脉冲宽度为398.4 ns,最大重复频率为297.1 k Hz,最高峰值功率为220.39 m W,最大脉冲能量为89.61 n J。这证明了石墨炔单体作为可饱和吸收体的可行性以及在固态激光器中的应用前景。（4）首次对石墨炔单体在光纤激光器中的应用进行探索。将石墨炔单体与聚乙烯醇溶液按照1:2的比例混合制备了石墨炔单体可饱和吸收体,将其应用于总腔长为9.5 m的光纤激光器中,实现了被动调Q信号输出。光纤激光实验结果表明,当泵浦能量在380-1015 m W范围内变化时能够得到调Q信号。调Q信号输出的最窄脉宽、最大重复频率、最大输出功率和脉冲能量分别为1.57μs、99.21 k Hz、0.84 m W和8.54 n J。这也证明了石墨炔单体作为可饱和吸收体实现光学调制的可行性及潜力。