携带各种信息的光子与介质相互作用的不同光学效应引发了一系列的技术革新,促进了科学技术的发展。光与物质的相互作用一直是一个热门的研究主题,其产生的科研成果推动现代光学的进步。通常光与物质相互作用的研究主要集中在偏振态分布均匀的标量光场,没有考虑同样是光波重要参数的偏振态对光场调控的影响。随着对复杂光场的深入研究,偏振态空间变化的矢量光场与介质的相互作用逐渐引起人们的关注并被广泛应用到焦场调控、超精细加工、光学微操纵和光信息传输等领域。此外,强非局域非线性介质(Strongly Nonlocal Nonlinear Medium,SNNM)和PT(Parity-Time)对称光学系统因其独特迷人的光学性质,在最近的理论与实验研究中获得了一系列新现象、新效应。本论文主要探究SNNM的光学矢量效应,具体分为以下四个工作:1、基于稱合的非局域非线性薛定谭方程(Nonlocal Nonlinear Schrodinger Equations,NNLSE)研究了具有涡旋相位且场横截面上偏振态角向变化的矢量光场在SNNM中的传播动力学。通过动量法求解矢量涡旋光场(Vector Vortex Optical Field,WOF)在SNNM中的解析解,由均方根束宽宽度随距离的演化结果可知光场与介质相互作用后出现周期性震荡。借助分步有限差分法进行数值模拟,发现VVOF及其偏振态始终以扩散、收缩的传输模式循环往复向前传输。这种传输模式受入射功率与临界功率关系的影响,与上述解析解的结果相符合。此外,偏振光学奇点和涡旋光学奇点之间相互作用的动力学引发了新奇的现象。如果偏振拓扑荷数m等于涡旋拓扑荷数n(n=±m),VVOF在SNNM中传播时由于自聚焦效应致使能量在光场中心积累,因此不存在光学奇点。如果n≠±m,由于不同偏振分量的相干叠加导致在WVOF的外围(除光束中心之外的地方)出现线偏振-圆偏振的相互转换,由m和n决定。由于存在涡旋相位,VVOF在SNNM中沿光轴z方向螺旋向前传输。详细讨论SNNM中线偏振-圆偏振相互转换的物理原理,定量分析VVOF在SNNM中圆偏振转换效率随传播距离的变化。2、基于NNLSE分析携带不同分数阶偏振,涡旋拓扑荷且偏振态空间变化的矢量涡旋光场(Fractional-order Vector Vortex Optical Field,FO-VVOF)在 SNNM 的传播动力学。由于分数阶VVOF可看作是不同阶次不同加权系数的整数阶涡旋项的相干叠加,光场在SNNM中以扩散收缩的传播模式周期性传输,且在z=tπzp(t表示整数)位置处出现径向暗条纹。特别的,在SNNM中传播时出现线偏振-圆偏振的相互转换。通过偏振态演化可知,由于正交圆偏振分量携带不同分数阶涡旋相位,所以FO-WOF在SNNM中传播时的空间偏振态分布与拓扑荷、初始功率和传播距离密切相关。3、探索光场在强非局域非线性PT对称光学系统中传播过程的呈现的矢量效应,数值模拟标量光场(基模高斯光束)和WOF在PT对称光学系统破缺点之前的偏振态演化。有趣的是随着折射率系数a的增加,标量光场与WOF在SNNM中传输相同距离内其周期性变化速率加快。4、根据VVOF在SNNM中的演化设计了两种结构简单、经济实用的测量器件:(1)灵敏探测SNNM尺寸变化的测距系统,该装置可扩展为检测激光器功率变化的测功率系统;(2)可同时产生正交圆(线)偏振光,并通过改变入射功率、拓扑荷数可对正交圆(线)偏振光的环形分布间距进行调控的装置。