光与物质相互作用在光谱学、传感、量子信息处理和激光等领域发挥着重要作用,局域场增强的电磁场在与束缚电子和自由电子相互作用的过程中实现了大量原本无法观察到的光与物质相互作用现象。全电介质纳米光子学的进步促进了高效率平面光子器件的发展,这些平面光子器件的性能达到甚至超过了传统块体元件的性能。本论文基于钙钛矿介质超光栅,以光与物质相互作用为主题,从米氏散射增强三光子荧光作用出发,循序渐进到研究光栅波导谐振器显著增强双光子荧光,最后利用研究光栅波导谐振器时发现的连续态中束缚态模式,实现连续态中束缚态激光的出射。本文基于米氏散射理论,利用等离子体刻蚀的半导体加工工艺,制备了能够支持红外波段米氏散射模式的钙钛矿光栅,实现三光子荧光发光强度增强60倍。分析米氏散射理论的解析解,考虑最低阶散射项,得到结构参数的解空间。通过自上而下的半导体加工工艺制备支持米氏散射共振的光栅调控光栅内部的电场,将三光子荧光发光强度增强。利用米氏散射理论设计出磁偶极子谐振增强的钙钛矿介质光栅结构,证明了在钙钛矿介质光栅中可以实现电磁场强度的局域增强,这种实现三光子荧光的增强,可以为基于非线性光学的显示与加密技术的设计和应用提供了新的思路和方法。在研究米氏散射增强三光子荧光基础上,为了进一步提升非线性信号增强效果,本文提出一种光栅波导谐振器结构的钙钛矿超光栅,通过将电磁场主要局域在钙钛矿波导内部,同时利用结构提升电场增强倍数,实现双光子荧光增强106数量级。双光子激发受激辐射阈值可以与单光子激发受激辐射阈值能量相当,双光子受激发射的阈值仅为单光子激发受激辐射阈值的3倍。利用光栅波导谐振原理设计出具有更强电磁场增强倍数的超构表面,同时增加与增益介质的接触,实现了极其明显的多光子荧光增强效果,为超构表面光学器件在光与物质相互作用等领域的应用提供了新的途径。利用在研究光栅波导谐振中的发现的连续态中束缚态,本文实现了一种基于光栅波导谐振器结构的连续态中的束缚态钙钛矿激光,通过利用连续态中的束缚态这一特殊光学模式,结合区别于传统的无需刻蚀的制备工艺,基于钙钛矿高增益优势,实现3×103的高品质因数、波长可控且制备重复性好的激光器。解决了单晶生长随机和刻蚀导致的激光器件成品率低重复性差的问题,为超构表面发展激光器件和探测基础物理规律的研究开辟了新道路。