为了获取优质的超短脉冲光源，文章将自相似脉冲与光栅对结合，通过数值模拟方法详细分析了自相似脉冲的演化和压缩过程。首先将半高全宽（FWHM）为1 ps、能量为45 pJ的高斯脉冲入射到色散渐减光纤中，产生具有强线性啁啾的自相似脉冲，然后利用光栅对对自相似脉冲进行啁啾补偿压缩，最终得到FWHM为80 fs、峰值功率为507.6 W的超短脉冲输出，压缩品质参量Q为0.96，压缩因子为12.5。在此基础上，文章又分析了色散渐减光纤中的三阶色散对光栅对压缩质量的影响，发现随着三阶色散的增加，压缩脉冲品质会显著降低。研究结果表明，当系统中三阶色散效应较小时，利用自相似脉冲与光栅对可得到高功率的超短脉冲。这一结果对超短脉冲的获取是有帮助的。

针对两对被时间延迟分开的脉冲会根据相位和时延的变化影响脉冲间的传输特性, 且在脉冲重叠区域会受到交叉相位调制的影响发生干涉现象的问题, 文章提出了在色散渐减光纤环镜中观察脉冲对的传输特性, 研究结果表明, 可根据脉冲对之间的相位和时延变化, 观察脉冲对的时域特性和啁啾特性, 分析脉冲对在不同情况下的传输特性。

为了研究超高斯脉冲在具有不同陡峭程度的超高斯型色散渐减光纤中的传输特性, 采用了非线性薛定谔方程和分步傅里叶变换的方法, 数值模拟了超高斯脉冲在超高斯型色散渐减光纤中的演化规律。在反常色散区考虑色散和非线性效应的情况下, 对超高斯脉冲的阐述特性进行了时域和频域上的理论分析与实验验证。结果表明, 陡峭程度m=4时,超高斯型色散渐减光纤的传输特性最好。此研究对超高斯型色散渐减光纤中脉冲的传输特性分析是有帮助的。

本文基于变系数的非线性薛定谔方程,数值地讨论高峰值脉冲在色散渐减光纤中的激发和传输。首先,基于变系数非线性薛定谔方程的Peregrine 孤子解,解析和数值地讨论精确的Peregrine 孤子在色散渐减光纤中的传输特性。其次,通过输入不同的平面波背景上的局域脉冲,研究高峰值脉冲在非线性色散渐减光纤中的激发和传输。结果显示Peregrine 孤子在色散渐减光纤中传输时,会产生一个空间和时间都局域化的高峰值单脉冲,并且当啁啾为负时,脉冲的幅值增加,脉宽被压缩。若光纤系统存在增益,脉冲的幅值也会增加。由于非线性光纤中的调制不稳定性过程,不同平面波背景上的小局部扰动都可激发出高峰值脉冲,除了峰值和宽度略有不同外,激发脉冲的形状几乎相同。

为了研究了自相似脉冲对在色散渐减光纤中的动力学特性, 采用非线性薛定谔方程对脉冲对的演化和压缩特性进行了模拟, 分析了脉冲对在演化过程中相邻区域产生的相互作用。结果表明, 不考虑3阶色散时, 脉冲对在自相似演化过程中, 相邻的区域将产生对称性的相互振荡, 而脉冲其它区域演化不受影响, 通过色散补偿可以得到脉宽为128.4fs、压缩因子为7.8的压缩脉冲对;而在考虑3阶色散时, 脉冲对的演化将产生畸变, 相邻区域的振荡呈现不对称性, 通过色散补偿技术, 得到脉宽为211.6fs、压缩因子为4.7的压缩脉冲, 虽然不对称性振荡使得压缩脉冲出现较明显的基座, 但几乎不影响压缩质量。该研究结果对自相似脉冲对的演化的理解具有参考价值。

ASC(绝热孤子压缩)是获取超短脉冲的重要手段之一。提出一种基于拉曼增益辅助色散渐减光纤环镜的ASC方案。利用长度为3.0 km的线性DDF(色散渐减光纤)构成NOLM(非线性光纤环镜), 并辅以7 dB/km的分布拉曼增益, 成功将10 ps的光脉冲绝热压缩至195.3 fs, 压缩因子为51.2, 基座能量为11.61%。研究结果表明, 采用这种压缩方案既可以获得较高的压缩因子, 还能有效抑制压缩脉冲的基座。

从非线性薛定谔(NLS)方程出发，用分步傅里叶方法结合对数值解的波形分析，确定了色散渐减光纤(DDF)中能实现自相似脉冲传输的区域，并研究了初始脉冲和光纤参数对自相似区域和演化速度的影响。结果表明，初始脉冲能量的减小有利于扩宽自相似区域，但会使自相似演化进程略为减慢；初始脉宽有一个最佳值，在最佳值上自相似区域最宽，演化较快且输出脉冲和啁啾较为稳定；高斯脉冲比双曲正割脉冲更快转化为自相似脉冲，传输区域也更广。选择具有较小非线性参量的DDF可以获得较广的自相似区域，同时非线性参量的增大可以加快自相似演化，而群速度色散参量和增益系数必须选择在最佳值附近，才能获得最大自相似区域和最快演化速度。

采用理论推导和数值模拟相结合的方法研究了脉冲在指数渐增的非线性渐增光纤(NIF)中的自相似演化。结果表明，与双曲渐减的正色散渐减光纤(ND-DDF)类似，利用指数渐增的NIF也可获得具有严格线性啁啾的抛物线型自相似脉冲。同时深入研究了ND-DDF和NIF两种增益等效方式对自相似演化特性的影响，结果表明:1) 等效增益决定了脉冲自相似演化的结果，等效方式决定了脉冲自相似演化进程快慢；2) 在具有相等的等效增益条件下， 脉冲在指数渐增NIF和双曲渐减ND\|DDF中演化为相同的自相似脉冲，但是前者对脉冲的自相似演化更高效，即前者实现自相似演化所需光纤长度更短；3) 两种增益等效方式所需光纤长度的关系是使得各自具有相同的光纤“有效放大因子”。

对色散渐减光纤（DDF）构成的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）中的孤子效应脉冲压缩进行了数值研究，该方法同时利用了DDF中的高阶孤子压缩和MZI的非线性开关特性。计算结果表明，该方法不仅能获得比DDF绝热压缩大得多的压缩比，而且可以压缩DDF绝热压缩技术所不能压缩的宽脉冲。对于宽度为20 ps的输入脉冲，压缩比高达76.4。研究还表明，压缩结果对于MZI的设计误差或输入脉冲峰值功率的波动不敏感；而DDF中的高阶效应（如拉曼自频移和三阶色散）对压缩结果的影响也只有当压缩脉冲短于100 fs时才变得不可忽略。

研究了在受激喇曼散射与三阶色散共同作用下，自相似脉冲在具有正常色散的色散渐减光纤中的演化情况.结果表明：在同一个传输距离上，当考虑受激喇曼散射与三阶色散的共同影响时，脉冲中心的不对称特性相对好转;产生中心漂移与边缘振荡较只有三阶色散作用时要减弱，啁啾仍然具有很强的线性特性，但是线性范围减小，导致频谱的窄化以及对接下来自相似脉冲的压缩产生了不利影响;而且光纤长度的延长并没有起到展宽啁啾线性范围的效果，反而导致严重的啁啾非线性;因此对脉冲进行压缩后，压缩脉冲质量较不考虑受激喇曼散射时要差.