目前,光电子器件正不断朝着微型和集成的趋势发展。当二维材料与金属局域表面等离激元耦合时,电子会发生集体振荡,从而增强对光的吸收能力,可以在纳米尺度下产生高非线性响应,这种特性使其在微型光调制器方面有很大的应用前景。本文设计制备了多种纳米结构和二维材料异质结,对局域表面等离激元对二维材料非线性吸收的影响,以及局域表面等离激元耦合作用下的载流子复合与作用机理进行实验研究。论文的主要研究结果如下:（1）利用化学试剂处理,研究了化学掺杂对拓扑绝缘体材料非线性吸收的影响,并制作了基于高质量薄膜Bi2Se3的锁模激光器。实验结果表明,掺杂会降低材料的调制深度,使得脉冲激光更容易产生,但是非线性吸收减弱具有应用局限性,因此我们需要寻求另外的方法来大幅度增强材料的非线性吸收。（2）利用时域有限差分法（Finite Difference Time Domain,FDTD）,设计并制作了单层二硫化钼-Au纳米天线异质结。相比于纯二硫化钼,我们设计的异质结的线性吸收系数在1.85 e V处增加了13倍,双光子吸收系数在1.65 e V处增加了8倍。这种增强来源于激子-等离激元的耦合作用下的热电子转移过程,通过瞬态反射谱,我们发现材料寿命从18.5 ps（纯Mo S2）缩短到了混合结构的1.84 ps,验证了存在热电子转移机制。我们的发现为调制非线性光学响应和提高非线性光子器件的性能提供了新的视角。（3）设计并制作了拓扑绝缘体-Au超材料器件,并探究了基于其的偏振非线性光学响应。此外,利用自行搭建的双光调制系统研究了该器件的偏振调制特性。在450 nm或1064 nm连续探测光下,相应的调制深度为3.4%和21.9%。基于Bi2Se3-Au纳米天线混合结构,实现了类似“ON”和“OFF”的开关模式,这在未来多功能光子学设备中具有潜在应用价值。