通过分析螺旋相位调制型携带轨道角动量 (OAM)光场的传播演化特性,提出一种以该光场演化波源为对象进行非线性效应研究的新途径。基于三波耦合模型和柯林斯路径积分理论,得到以OAM演化波源为基频光的二次谐波光场及衍射传播解析表达式。采用飞秒钛宝石激光器,基于4f相干成像系统,将OAM演化波源成像于倍频晶体处,实验研究了该波源产生的二次谐波的传播特性,测量了不同阶数OAM波源的倍频输出功率,并与演化后的OAM模式倍频结果进行了比较。研究表明,以演化波源附近为非线性作用区有望解决高维OAM模式光斑过大,以及光场交叠性不好导致的非线性效率低等问题,这也为高维OAM光场实现高效率非线性调控提供了重要依据。

基于Collins衍射积分公式，通过数值计算的方法，研究了异常涡旋光束在手征介质中的传输特性。研究结果表明异常涡旋光束在手征介质中被分化为左旋偏振光和右旋偏振光，其拓扑荷数的变化直接影响了左旋偏振光和右旋偏振光在光束中心处的相互干涉现象。当束宽变大，异常涡旋光束的能量及聚焦效应也随之增强。

为了对折射率型1维光子晶体缺陷波导中的光传输进行有效数值模拟, 采用此类型波导的厄米-高斯函数展开方法进行了研究。首先给出了计算方法的详细理论推导, 然后利用该方法计算了偏振态不同、结构参量不同的情况下波导本征模式的色散关系、模场空间分布、能量控制因子及等效折射率。结果表明, 1维光子晶体缺陷波导与阶跃平面光波导主要差别在于高阶模式, 且可通过调节1维光子晶体的结构参量来有效调控高阶模式的传输。

基于惠更斯菲涅耳衍射积分理论，对半高斯激光束在自由空间的传输特性进行了详细的理论研究，得到了二维半高斯激光束在自由空间传输时的光强分布计算表达式。数值计算结果表明半高斯激光束在自由空间传输时，在近场有很好的传输稳定性，当传输距离继续增大时，半高斯激光束的最大光强值不断降低，衍射条纹逐渐增多，同时上升沿宽度慢慢展宽，最后在远场转化为对称性光束。数值计算结果还发现对称性越好的半高斯激光束其传输稳定性越好。

研究了采用放电电流为200 A，持续时间为13 μs的单脉冲放电形式，在锥-板、锥-网两种电极结构下，等离子体生成及空间传播特性并使用探针法对生成等离子体的电子密度、电子温度、空间电位、离子能量等参数进行了测量。实验和仿真结果表明；锥-网电极的起始放电电压较高，生成的等离子密度较大，沿放电电极轴方向运动的等离子体的密度最大。然而，两种不同电极结构生成的等离子体的传播速度没有明显区别。

基于非稳态场的相干理论，推导了部分空间相干部分光谱相干双曲余弦高斯脉冲电磁光束在自由空间传输时交叉谱密度矩阵的解析公式。结果表明，双曲余弦高斯脉冲电磁光束的光谱密度、偏振度和相干度与离心参数、光束的空间相关长度、时间相干长度和场点位置等因素有关。部分空间相干部分光谱相干高斯谢尔模型脉冲电磁光束、完全光谱相干高斯脉冲电磁光束和完全空间相干高斯脉冲电磁光束可作为特例给出。

根据目标上实际最大光强与理想合成效果下最大光强的比值定义了合成效果因子, 用以评价相干合成效果。在此基础上研究了影响相干合成效果的主要因素，并对合成效果因子的传输特性进行了研究。结果表明: 阵列紧密程度对合成效果影响不大，在较小的空间占空比下有可能得到较好的合成效果。影响合成效果的主要因素是随机相位差，当随机相位差增大到一定程度时，光束合成其实已经由相干合成过渡到了非相干合成，得不到预期的相干合成效果; 随着传输距离的增大，空间占空比对合成效果因子的影响将进一步减小，影响合成效果的主要因素之一是随机相位差。

光纤放大器用于补偿光信号在光纤中的传输损耗,是全光通信网中的核心器件。 建立了光孤子在分布式 光纤放大器中传输的物理模型,采用分步傅里叶变换法数值模拟了光孤子的传输放大特性,讨论了增益色散对 光孤子形状和频谱的影响。结果表明：在放大器的反常色散区,随着光孤子的放大,会不断地产生啁啾孤子, 孤子频谱会加宽并且产生振荡结构。放大介质的增益色散将会使光孤子幅度下降,宽度展宽,频谱窄化。因此, 光纤放大器的色散、非线性效应和增益色散均会对光孤子的传输特性产生影响。

在考虑了增益介质的群速度色散、克尔非线性效应、增益饱和和增益谱后，推导出了光脉冲在介质中的传输方程.采用分步傅里叶变换法数值模拟了高功率线性啁啾脉冲在增益介质中的传输状态，并着重讨论了增益色散对光脉冲形状和功率谱的影响.计算结果表明：当高功率超高斯光脉冲在增益介质中传输放大时，脉冲形状变得尖锐，峰值向脉冲前沿移动；功率谱峰值向低频方向移动，并且在功率谱边缘形成非对称振荡结构；当介质的增益色散增大时，光脉冲光谱宽度变窄，峰值功率减小，因此对于宽光谱脉冲，增益色散将会导致损耗.

从修正的非线性Schr?dinger方程出发,采用变分法,导出了在三阶色散情况下超高斯型脉 冲参数随传输距离的演化方程组及其解, 讨论了三阶色散对光纤中不同锐度超高斯脉冲传输特性的影响。求出了振幅与脉宽、脉宽与啁啾、啁啾与频率及中心位置之间的 三个解析约束关系,得出了脉宽随传输距离演化的解析解,用龙格-库塔法进行数值求解描绘了不同锐度下三阶色散对光纤中超高 斯脉冲脉宽的影响。结果表明:振幅和脉宽满足绝热特性,色散系数增大到0.3或脉冲前后沿锐度系数 m≥3时,脉冲信号便会明显地展宽,其周期也大幅度地变大。