铋酸盐玻璃是一种性能优良的新型重金属氧化物玻璃，它有着较硼硅酸盐等传统氧化物玻璃更高密度、高线性和非线性折射率以及较宽的红外透过范围，因此被认为是实现全光开关的最佳候选材料之一。另一方面，金属纳米颗粒作为一种重要的纳米材料，能够在一定光谱范围内产生表面等离子谐振（SPR）效应从而极大地增强纳米金属复合玻璃材料在该光谱范围内的线性和非线性光学性能。本文将金属纳米颗粒引入铋酸盐玻璃中，拟通过铋酸盐玻璃连续的熔融退火过程中自身的热化学还原效应，实现高光学品质纳米金属复合玻璃材料的制备，并对复合材料的微观结构和其非线性光学性能进行了系统研究。在相关理论研究的基础上对制备工艺进行设计与优化，最终获得SPR覆盖通信波段的新型纳米金属复合玻璃材料。主要进行了以下几方面的研究：(1)研究了Bi2O3-B2O3二元系统玻璃的网络结构形成与光学性能。采用传统的高温熔融-退火法制备了一组Bi/B比不同的Bi2O3-B2O3二元系统玻璃，分别测量了玻璃的密度、线性折射率、吸收光谱以及拉曼光谱，分析了Bi2O3-B2O3二元系统玻璃的网络形成机理，系统研究了不同Bi/B比下B2O3和Bi2O3在玻璃网络结构中的竞争机制，重点探讨了组成对铋酸盐玻璃光学和结构性能的影响，为今后探索有着高光学性能的铋酸盐玻璃提供了一定的理论支持和切实可行的实际途径。(2)研究了银纳米颗粒掺杂铋酸盐玻璃的光谱及其三阶非线性光学特性。采用热化学还原法制备了银纳米颗粒掺杂的铋酸盐玻璃复合材料。利用紫外可见吸收光谱观察到了银纳米颗粒表面等离子谐振（SPR）吸收的峰值位移特性，用拉曼光谱表征了引入银纳米颗粒后玻璃的结构变化。借助飞秒激光脉冲激发下的Z扫描与光克尔闸技术，在近红外波段下研究了材料的三阶非线性光学特性。研究结果表明银纳米颗粒铋酸盐复合材料有着亚皮秒级的非线性响应时间，并且其非线性折射率γ在纳米颗粒的热电子效应以及局部场效应的影响下，较基质玻璃最高可以提升29倍。此外，铋酸盐玻璃本身的非线性吸收效应则由于银颗粒SPR在高入射光强度下的漂白效应而受到了明显的抑制。(3)研究了银纳米颗粒的引入量对铋酸盐玻璃三阶非线性光学性能的增强影响。采用熔融-淬冷-退火一步法通过将银离子Ag+引入到铋酸盐玻璃中制备出银纳米颗粒。银纳米颗粒的表面等离子谐振（SPR）吸收现象表明其SPR峰位与Ag+的引入量呈非线性相关，并依此确定了银纳米颗粒的最佳引入量。借助飞秒激光脉冲激发下的Z扫描技术，在近红外波段下研究了材料的三阶非线性光学特性。测得银纳米颗粒最佳析出时的样品的非线性折射度γ值为2.7×10-16m2/W，且并未发现样品有双光子吸收。另外用光克尔闸技术验证了银纳米颗粒复合铋酸盐玻璃超快（亚皮秒级）的非线性响应。