Glass with heavy doping of noble metal nanoparticles is expected to exhibit high optical nonlinearity. In this study, the effects of glass composition, structure, and heat treatment on the formation of silver nanoparticles (Ag NPs) in phosphate-bismuthate (PB) glass are investigated. By optimizing the chemical composition and preparation parameters, strong localized surface plasmon resonance is achieved in the PB glass with a silver mass fraction of more than 13%, which is 20 and 6 times higher than that in bismuthate and phosphate glasses reported previously, respectively. The high solubility of the phosphate component and the self-reduction effect of the bismuthate component jointly contributed to the stability and high content of Ag NPs in the PB glass. Z-scan measurements show that such heavy doping PB glass has a reverse saturable absorption coefficient of -14×10^-12 m·W^-1 and a saturable absorption coefficient of 4.94×10^-12 m·W^-1 at 800 nm. Furthermore, the heavy doping PB glass exhibits excellent thermal stability, making it promising for the fabrication of nonlinear optical fibers. In addition, with a heavily silver-doped PB glass rod as the core and a commercial silicate glass tube as the cladding, a composite glass fiber with high Ag-NP doping is successfully fabricated using a "molten-core" fiber drawing method.

微囊藻毒素-LR（MC-LR）具有强烈的肝毒性、 致癌性和发育毒性, 亟需严格监测。 为实现环境水体中微痕量MC-LR的快速特异灵敏的分析识别, 以金属有机框架化合物（MOF）为介导, 增强磁纳米粒子比表面积, 高效负载纳米金和适配体-cDNA分子杂交荧光探针, 研发新型的适配体功能化磁纳米荧光探针（Fe3O4@MIL-101-NH2@Au@aptamer）, 实现了对MC-LR的适配体特异识别-激光诱导荧光（LIF）超高灵敏分析。 论文详细研究了适配体磁纳米探针荧光检测MC-LR的可行性、 MC-LR测定的优化条件及其方法性能。 结果表明: MOF修饰的磁纳米颗粒Fe3O4@MIL-101-NH2的Brunauer-Emmett-Teller（BET）比表面积达到114.02 m2·g-1, 比单一Fe3O4提高了近5倍, 适配体-cDNA杂交荧光探针在磁纳米颗粒表面的修饰率达98%以上, 适配体磁纳米探针对水体中痕量MC-LR具有很强的荧光响应。 在最优条件下（pH 7.5、 NaCl浓度500 mmol·L-1、 纳米金尺寸为20 nm, 测定时间为30 min）, 适配体磁纳米探针与MC-LR结合释放出荧光互补链, 体系荧光强度与MC-LR含量成正比, 线性浓度范围为0.020~3.000 μg·L-1, 检出限（LOD）为0.006 μg·L-1, 灵敏度比文献报道的荧光分析法提高了1.6~22.3倍。 所建立的适配体磁纳米探针-LIF法对MC-LR的识别特异性高, 在100倍量的干扰物（微囊藻毒素MC-RR、 MC-YR、 大田软海绵酸OA) 共存情况下, 适配体磁纳米探针在混合体系中的荧光响应与在MC-LR单样中的响应强度偏差小于3.3%, 交叉反应性小; 日内、 日间和批间的测定标准偏差（RSD）为1.7%~8.8%, 相对误差RE为-4.3%~4.1%, 方法稳定性和重现性好。 该方法应用于闽江、 西湖水和内河水等样品分析, 水中MC-LR得到了良好的识别检出, 不同加标浓度的MC-LR（0.050, 0.100和1.000 μg·L-1）测定回收率为(90.1%±6.4%)~(104.2%±7.0%) (n=3), 与LC-MS确证方法的测定结果［加标回收率（91.3%±7.0%)~(104.4%±2.0%), n=3］一致。 所建立的适配体磁纳米探针与LIF联用技术对水中痕量MC-LR具有高的特异识别和灵敏检出能力, 为环境水中痕量MC-LR的现场特异识别分析提供了一个新的技术。

稀土离子掺杂纳米颗粒具有稳定、窄带、多色的发光特性，相比量子点和染料分子，更不容易受到串扰、光闪烁、光漂白等效应的影响，因此受到广泛关注。然而，稀土离子的长荧光寿命（微秒至毫秒级）、低量子产率、弱荧光强度以及非定向发射等，限制了其在时间依赖纳米光子器件中的应用。等离激元纳腔耦合了光场和电子激发，有利于显著压缩荧光寿命、提高量子产率、增强上转换发光效率，并有效调控其发射方向。本文综述了纳腔调控稀土离子发光的有效途径及其相关研究进展，着重介绍了纳腔调控稀土离子产生亚50 ns超快上转换发光的工作，并对其在单光子源、量子通信和纳米激光器等方面的应用进行了展望。

采用快速热退火方法制备了尺寸较小、密度较高的银纳米颗粒阵列，其面密度在一定区间可调控。通过实验测得银纳米颗粒阵列的远场反射和透射谱，进一步经理论数值变换，研究了所制备银纳米颗粒阵列的吸收、散射及消光特性。从谱线的变化趋势可知，当银纳米颗粒阵列的面密度不断增大、即颗粒间距逐步减小时，所产生的局域表面等离激元共振的波长发生红移；而且相邻金属纳米颗粒的耦合作用越强，波长红移越明显。该方法为分析高密度、小尺寸，特别是粒子间存在耦合的金属纳米颗粒阵列的等离激元特性提供了有效参考。

利用自组装技术将单层银纳米粒子修饰到Whatman No.1滤纸表面，成功制备了柔性表面增强拉曼散射（SERS）基底。实验结果表明：当银粒子尺寸为20 nm时，拉曼增强性能达到最佳。采用此参数制备的SERS基底对罗丹明6G（R6G）分子的检测极限为10^-10 mol/L，最大增强因子为5.66×10⁸，相对标准偏差（RSD）为10.9%。同时，该柔性基底能够准确地识别和区分多种目标分子，并具有良好的柔软性和可恢复性。此外，还结合基底的扫描电子显微镜（SEM）表征情况，利用时域有限差分（FDTD）仿真软件对样品的电磁场增强特性进行了数值分析，并对其与实验结果进行了对比。

表面等离子激元（SPP）和局域表面等离子共振（LSPR）耦合产生的电场增强显著高于单纯LSPR引起的电场增强。因此一种新型高效的表面增强拉曼散射（SERS）基底是寄希望于在一种复合基底中实现SPP-LSPR耦合获得的。基于SPP-LSPR耦合机理，提出一种针对633 nm激光使用的金光栅/金纳米颗粒SERS基底的设计思路以及光栅和纳米颗粒的具体结构参数。为了验证设计方法的正确性，利用电子束光刻法和化学合成法分别制备了具有相应几何尺寸特征的金光栅和金纳米颗粒，并将它们复合在一起得到了光栅/纳米颗粒SPP-LSPR耦合型复合SERS基底，这个基底相比仅有金纳米颗粒制备的LSPR型SERS基底，在检测R6G溶液时浓度可以降低2个数量级，增强因子是后者的72倍，实验结果和时域有限差分（FDTD）法理论拟合的结果基本一致。

等高线相交法是用于反演微小颗粒复折射率的一种新方法，目前利用该方法反演纳米颗粒复折射率的研究未见报道。以Au纳米球为研究对象，探讨了等高线相交法在纳米颗粒复折射率反演问题中的可行性和可靠性。利用Mie理论和介电函数尺寸修正模型计算得出Au纳米球的光散射和光吸收特性与复折射率的对应关系，结合等高线相交法反演获得颗粒复折射率，给出了等高线相交法出现多个有效解时确定唯一解的后向散射效率约束方式并定量分析了复折射率步长、颗粒尺寸及测量误差等因素对反演结果的影响。最后，与传统迭代法的反演精度进行对比分析，结果表明：Au纳米球对光的散射和吸收效率可以利用等高线相交法反演得到准确的复折射率；当测量误差小于5%时，可以确保反演结果的准确性；同等条件下等高线相交法反演的结果优于迭代法。此研究为Au纳米球复折射率的测量提供简单可靠的反演方法。