基于包含拉曼效应的三次-五次变系数非线性薛定谔方程的啁啾孤子解,研究了周期色散分布的饱和非均匀光纤系统中啁啾单孤子和双孤子的频谱演化特性。结果表明,在均匀光纤和非均匀光纤中,由于高阶效应仅与孤子的相位相关,因此高阶效应不会影响孤子时域中的波形,但会直接影响孤子的频谱。在均匀光纤中,孤子啁啾参数约化为零,高阶效应使无啁啾的单孤子频谱发生红移,且频谱的高频侧出现旁瓣;相对于单孤子,平行演化和相互碰撞的双孤子的频谱均会产生分裂,而高阶效应会加剧双孤子频谱的分裂。与均匀光纤中单孤子和双孤子的特性相比,在周期色散分布光纤中,啁啾参数周期性的变化导致单孤子的脉宽和频谱周期性地被压缩和展宽;而对于双孤子,在碰撞时其频谱出现极大展宽,啁啾使准平行传输和相互碰撞的双孤子在相互靠近时的频谱发生蓝移,而高阶效应使其频谱发生红移。研究结果对研究超快光通信系统中高功率信号的频谱特性具有重要的意义。

利用分步傅里叶方法数值模拟研究了相同振幅的平行输入正反Airy光束在Kerr介质中脱落孤子的演化, 并进一步研究了高阶效应对脱落孤子的影响。研究结果发现: Kerr介质中正反Airy光束由于相互作用, 将产生类似于DNA结构的缠绕孤子, 通过调整初始输入的振幅和间距, 可以影响缠绕孤子的特性。另外发现: 当存在单个高阶效应(三阶色散, 拉曼, 自陡)或者同时存在多个高阶效应时, 缠绕孤子在时域和频域的演化会发生很大影响。研究结果可以为调控Airy光束产生的脱落孤子提供一些理论基础, 也可以为Airy光束在超连续谱产生和宽带光源方面提供潜在的应用前景。

以变系数的耦合非线性薛定谔方程作为光脉冲传输的理论模型, 考虑了三阶色散、自频移效应、自陡峭效应和五阶非线性效应, 采用对称分步傅里叶方法, 数值模拟了矢量组合孤波在综合管理的双折射光纤中的传输, 研究了矢量组合孤波中相邻孤子间的相互作用, 并且讨论了在加入噪声干扰、功率微扰和相位微扰情况下矢量组合孤波的传输稳定性。模拟结果显示: 在一定条件下, 矢量组合孤波中相邻两孤子几乎不发生相互作用, 能够无畸变传输；并且在有限干扰情况下, 矢量组合孤波具有良好的传输稳定性和抗干扰性。

基于高速传输的超短光孤子脉冲传输系统中存在不可忽略的高阶效应,研究了随机高阶效应的扰动对孤子系统的影响。结果表明:随机高阶效应引起孤子到达时间抖动而降低了孤子传输系统的容量,其中随机三阶色散引起的孤子到达时间抖动方差与传输长度的三次方成正比,随机非线性色散和随机随时间变化的三阶非线性引起的孤子到达时间抖动方差与传输长度的一次方成正比。