随着经济和社会的快速发展,人类对于信息的获取、储存、处理和分发提出了越来越高的要求,种类繁多的光电子器件是现代信息社会的基石。非线性光学效应在光电子器件中存在重要的应用价值,因此受到研究者的广泛关注。非线性光学属于研究光与物质相互作用的范畴,它研究光对物质的作用与物质对光的响应之间呈现非线性关系的现象,这种光学非线性在光强足够大时才能表现出来。其中,空间自相位调制效应是一种重要的非线性光学效应,它是由于强激光导致介质中产生了空间变化的折射率分布,空间变化的折射率又对在介质中传播的光束产生影响,使光束在远场产生了同心圆环的衍射图样,即自衍射环。空间自相位调制效应广泛存在于各类非线性光学材料中,以C₆₀为代表的纳米碳材料由于其独特的特性成为了研究的热点。本文主要研究C₆₀甲苯溶液的空间自相位调制效应及其应用,主要创新点在于:研究了影响C₆₀甲苯溶液空间自相位调制效应的因素,利用闭孔Z-扫描等手段,实现了C₆₀甲苯溶液中三阶局域非线性折射和热致非局域非线性折射的鉴别和定量分离。本文的研究内容包括:1.研究了重力对C₆₀甲苯溶液空间自相位调制效应的影响,确定了重力是导致自衍射环发生畸变的原因,测量了自衍射环成环和畸变所需的特征时间,给出了消除自衍射环畸变的改进型实验装置,研究了样品浓度和激光波长对C₆₀甲苯溶液空间自相位调制效应的影响,得到了自衍射环环数、半径与样品浓度呈正相关的结论,发现了自衍射环图样对激光波长敏感,确定了观测自衍射环的最佳浓度和最佳波长;研究了激光光强和样品厚度对C₆₀甲苯溶液空间自相位调制效应的影响,得到了自衍射环环数、半径与激光光强、样品厚度呈正相关的结论,发现了在较高光强下,环数-光强曲线存在饱和效应,并给出了产生饱和现象的原因。2.建立了局域和非局域非线性折射效应共存时的数学模型,提出了鉴别和分离局域和非局域非线性折射效应的方法,给出了三阶局域和热致非局域非线性折射效应共存条件下的（i）闭孔Z-扫描归一化透过率解析表达式和（ii）空间自相位调制中的自衍射环环数-光强解析表达式。通过两个不同波长下的闭孔Z-扫描实验和空间自相位调制实验,实现了对C₆₀甲苯溶液三阶局域非线性折射和热致非局域非线性折射效应的鉴别和分离。