光孤子作为大容量、长距离光传输系统的最佳信息载体之一,在光通信中占有重要的地位。随着非线性材料科学的发展,高脉冲功率下稳定性强的自相似子也成为了学术界研究的热点之一。此外,对于超短脉冲,随着脉冲强度增加,除了群速度色散和三次非线性效应,饱和非线性效应以及一些高阶效应如三阶色散、拉曼效应、自陡峭也需要考虑。考虑到实际中光纤的非均匀性,描述孤子和自相似子在光纤中传输的理论模型修改为三次-五次高阶变系数非线性薛定谔方程。高阶效应通常会导致脉冲的畸变,从而会使脉冲产生新的频谱分量,因此研究孤子频谱具有重要的意义。另一方面,针对不同的理论模型求解精确的自相似子解是研究自相似子的一个重要方向,针对精确自相似子解的研究有助于发现不同系统中自相似子的新的特征,可以为实验中自相似子的传输和控制提供一定的理论基础。本文基于包含拉曼效应和外势的三次-五次变系数高阶非线性薛定谔方程,研究了饱和非均匀光纤中啁啾孤子的频谱演化特性;并通过隐对称约化法得到了两种新的亮自相似子和一种扭结自相似子解,研究了色散渐减非均匀光纤中自相似子的传输特性。主要研究内容如下:1.简单介绍了光孤子研究背景及现状、饱和非均匀光纤中的光孤子以及自相似子的研究现状。2.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,分析了饱和非均匀光纤系统中周期色散分布的啁啾单和双孤子的频谱演化特性。研究结果表明,在均匀光纤中,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。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。3.基于饱和非均匀光纤中包含外势的三次-五次变系数非线性薛定谔方程,采用隐对称约化法得到了该方程两种新的亮自相似子和一个扭结自相似子解,基于所得到的自相似子解,研究了色散渐减光纤系统中亮和扭结自相似子的传输特性。研究结果发现,通过选择合适的系统参数以及自相似子参数,可以控制自相似子的脉宽、幅度、轨迹以及速度。研究结果有望为研究远距离超高速光通信系统中高功率脉冲的传输以及光脉冲的压缩提供理论依据。4.对全文进行总结,并对下一步的工作进行展望。