Z-扫描技术是表征材料三阶光学非线性的一种重要而灵敏的方法；不仅可以测量三阶非线性极化率(x(3))的实部(Re[x(3)])与虚部(Im[x(3)])的大小，同时又可以确定其符号的正负。在材料同时具有非线性折射(与Re[x(3)]相关联]和非线性吸收(与Im[x(3)]相关联]的情况下，研究了具有大的非线性吸收材料的Z-扫描特征曲线与材料物理参量ρ(ρ=Im[χ(3)]/Re[χ(3)])的关系。分析了光阑孔径对Z-扫描特征曲线形状的影响，给出了从闭孔Z-扫描特征曲线中提取非线性折射所致相移的理论表达式。测定了一些功能配合物材料的三阶光学非线性；用粒子数重新布居模型解释了功能配合物三阶非线性产生的机理。具体阐述如下：众所周知，通常情况下闭孔Z-扫描特征曲线呈现明显的峰-谷或谷-峰(取决于Re[x(3)]的符号)结构。但理论与实验研究发现闭孔Z-扫描特征曲线的形状显著地依赖于材料的三阶非线性极化率的虚部与实部的比值ρ。特别地，当ρ大于某一临界值ρc时，闭孔Z-扫描特征曲线仅存在唯一的峰(或谷)，而另一个谷(或峰)消失。给出Z-扫描特征曲线的某些特征与材料物理参量ρ的关系以及适应范围。光阑孔径的大小S(圆孔的线性透过率)对Z-扫描透射率曲线形状也有一定的影响。对于给定的材料，随着孔径S的增大到临界孔径Sc，闭孔Z-扫描特征曲线的峰-谷或谷-峰形状也逐渐消失，变为单一的谷(或峰)，理论计算给出了高斯光束下临界孔径Sc与ρ以及临界比值ρc与孔径S的定量关系。用二硫化碳(CS2)所做的Z-扫描实验曲线与理论计算符合得很好。 为了从闭孔Z-扫描特征曲线中分离出三阶非线性折射的影响，对“逐点相除法”估算非线性折射相移的合理性进行了论证，给出了“二次Z-扫描”公式，并讨论了“二次Z-扫描”的精确度和适用范围；测量了新的功能配合物材料Co2L3{L=bis[4-(2-pyridyl-methyleneamino)phenyl]methane}的三阶非线性折射系数γ=-5.327×10-5cm2/GW和非线性吸收系数β=1.72cm/GW。 使用“二次Z-扫描”方法，进一步测量了功能配合物材料Co2L3和[Ni(Quinpy-2)(Ac)2]·4H2O[(Quinpy-2)=N-(8-quinolyl)pyridine-2-carboxamide]的非线性吸收系数和非线性折射系数的光强依赖性，利用粒子数重新布居模型合理地解释了上述材料的非线性吸收和非线性折射的机理。 对于具有大的非线性吸收材料，为了排除非线性吸收的影响，又提出了“逐点相减法”估算非线性折射引起的相移，分析论证了该方法的合理性，导出了表征材料三阶非线性折射和非线性吸收的理论公式。将“逐点相减法”与“逐点相除法”进行了分析比较，发现“逐点相减法”比“逐点相除法”精确度高、适用范围广。用Ni(mpo)2新型功能配合物材料的闭孔Z-扫描特征曲线对“逐点相减法”理论进行了验证，其中mpo是Hmpo(2-巯基-N-氧化吡啶)。使用“逐点相减法”Z-扫描，测量了功能配合物材料Ni(mpo)2，Pd(mpo)2，Cu(mpo)2的非线性吸收系数和非线性折射系数随光强和浓度的变化，这些配合物的非线性吸收系数和非线性折射系数随光强的增大而线性减少，但随浓度的增大而线性增加。用粒子数重新布居模型可以合理地解释其非线性吸收和非线性折射的产生机理：非线性吸收来自于近共振双光子吸收，而非线性折射是由于近共振双光子吸收造成的折射加强。非线性吸收系数和非线性折射系数随光强的增大而线性减少是近共振双光子吸收引起粒子数重新布居的结果。