光学空间孤子是一个有趣的非线性现象，它是指光束保持不衍射的一种传播状态。光折变光学空间孤子的研究是非线性光学领域的研究热点与前沿之一。由于它可以用很弱的光功率(微瓦至毫瓦)导致明显的非线性效应，并且具有光波导和光开关的应用潜力，同时其非线性行为可以类比到其他包括固体物理，生物学等领域的非线性行为，因此近十几年来吸引了人们广泛的研究兴趣。本论文系统地研究了光折变光伏孤子的形成机制和控制机制。并提出了一种新类型的光学空间孤子—光致异构孤子。 提出了复色光光伏空间孤子这类孤子。分析了这种孤子的形成机制，从理论上和实验上证明了这种孤子的存在。同时给出了这种孤子形成与否的一个判据。将复色光的形成机制研究扩展到光折变聚合物材料中，证明在光折变聚合物中也可以形成复色光孤子，并且具有一些新的特性。 复色光形成的孤子可以看成为多个频率成分的光分量互相耦合，从而形成多分量(矢量)孤子。对应于这种频率的多分量孤子，本论文进一步分析了具有多个(横向)空间频率的光在光伏晶体中所形成的孤子。这种孤子就是部分空间非相干光光伏空间孤子。理论和实验研究表明在适当的条件下，部分空间非相干光光伏空间孤子可以在光伏光折变晶体中形成。 除了研究孤子的形成机制，本论文还研究了孤子的控制机制。研究表明外加的背景光的光伏系数可以影响光伏晶体中光伏孤子和屏蔽—光伏的孤子形成；晶体外电路的外加电阻也可以单独影响晶体中孤子的形成与否和宽度。 光学空间孤子这种光学的非线性现象不仅仅存在于光折变非线性领域中。作为开发形成光学空间孤子的新机制，本论文提出了利用聚合物材料中的光致异构非线性效应也可以形成光学空间孤子，并对其进行了系统的研究。一方面从理论上提出了不同偏振状态的光在不需其他光辅助的情况下可以形成自发的孤子，且这种自发孤子是暗的，并对这种孤子的存在曲线，特性等作了研究；另一方面也发现如果外加一个背景光，那么背景光与孤子光束的不同偏振组合及不同波长组合可以大大丰富这类孤子的特性，可以通过改变偏振的组合或者选择不同的波长而实现信号光白散焦和自聚焦的转换。实验上，本论文在聚合物块状材料中实现由线偏振光和圆偏振形成的自发孤子，证实了有关的理论分析，其中由圆偏振光形成的自发孤子是一个非常有趣的现象，因为这在光折变非线性领域是不可能实现的。