量子点是一类由少数原子组成的准零维纳米晶体。一系列研究显示量子限域效应和表面效应引起了量子点的上转换发光、声子瓶颈和共振能量转移等新奇的物理现象。关于量子点材料的很多光学特性产生的物理根源及其相互关系尚未完全研究清楚，因此科学家们把研究重点放在其独特的光学性质上。本论文以碲化镉（CdTe）、硫硒镉（CdSSe）和硫碲镉（CdSTe）量子点材料为研究对象，使用飞秒激光技术研究了它们的发光特性和三阶光学非线性。　　为了研究CdTe量子点的荧光发光机制，建立了纳秒时间分辨发光装置，分析了激发波长、探测波长和浓度对荧光动力学的影响。发现CdTe量子点具有明显的上转换发光性质。观察到了在不同波长激光激发下，CdTe量子点稳态荧光谱的峰位发生移动，荧光动力学显示，这是由于两个分别与尺寸和表面相关的激发态强度变化造成的，这说明荧光峰位的移动与不同波长激发下的荧光量子效率相关。稀释后CdTe量子点水溶液的荧光动力学衰减过程并未发生变化，这说明在水溶液中CdTe量子点不存在明显的能量转移过程。由此提出了由于激发光波长变化引起荧光成分相对强度变化的能级模型，该模型能够很好地解释荧光峰位红移的现象。　　为了考察CdTe量子点的三阶光学非线性，分别建立了飞秒光Kerr效应和飞秒Z扫描实验装置。实验结果表明，尺寸约为5nm的CdTe量子点的三阶光学非线性极化率约为CS2的3.2倍，其在520nm到700nm光谱区的光Kerr门宽小于400fs，这说明CdTe量子点是一种潜在的光开关材料。比较飞秒Z扫描（800nm激发）与皮秒Z扫描（532nm激发）结果，适当降低入射飞秒激光的强度，可以精确测量材料的光学非线性系数。三阶光学非线性吸收分别对应双光子吸收和自由载流子吸收，而测量得到正负号相反的三阶光学非线性折射率则是激发光脉宽不同所致。　　CdSTe和CdSSe量子点是一类新颖的发光材料，关于这种掺杂材料的荧光动力学性质尚未见报道。因此本论文研究了不同掺杂量下CdSTe和CdSSe量子点的荧光动力学特性。该类量子点材料稳态荧光性质与CdTe量子点类似，例如都具有明显的上转换发光性质，发射峰均随着激发光波长的变化而移动，这进一步验证了我们对CdTe量子点的荧光峰移动的解释。随着硒和碲元素掺杂量的增加，材料吸收峰和荧光发射峰向近红外区移动，发射峰处的荧光寿命变短，这与尺寸变化引起荧光寿命的变化趋势相反。出现这种现象的原因是掺杂量的增加使带隙内的杂质能级增加，有利于发生激子复合发光。　　为了进一步研究量子点的发光机制，分别测量单一组分和混合组分（绿色和橙色）CdSSe量子点薄膜的荧光光谱和时间分辨发光光谱，探讨了尺寸相近的两种量子点间的发光特性和传能机制。随着延迟时间的增加，单一组分橙色CdSSe量子点的时间分辨光谱发生了较大红移（～20nm），这可以归结为能量转移和杂质态发射共同作用的结果。混合组分薄膜中也发现了类似的荧光峰移动，受体橙色CdSSe量子点的荧光峰移动了～15nm，给体和受体的荧光寿命发生变化，这说明绿色和橙色CdSSe量子点之间存在明显的能量转移。