光学怪波是当前非线性光学领域的一个研究热点。虽然怪波很难监测,但其拥有窄脉宽高幅值的特性,在超短脉冲产生方面具有潜在的应用价值。目前超短脉冲在激光测距、激光雷达、精密测量、光纤传感、光通信以及生物医学等领域得到广泛使用。光学怪波可以分为亮怪波和暗怪波。近年来,暗怪波逐渐引起了人们的关注。理论上研究发现,光学暗怪波在矢量系统中产生,主要采用的理论模型有耦合非线性薛定谔方程、三波谐振相互作用方程和长波-短波共振方程。本文主要基于简化的光纤激光器模型,采用矢量系统中的耦合非线性薛定谔方程,数值研究光学暗怪波在光纤激光器中的传输特性,该研究结果可为暗怪波在光纤激光器实验中的研究提供一定的理论依据。本文具体内容如下:(1)介绍怪波概念及其相关研究领域,然后着重讲述光学怪波的由来和发展,说明光学暗怪波的研究现状,最后介绍怪波在光纤激光器中的研究。(2)介绍简化的光纤激光器模型,对其进行分段处理,采用修正后的耦合非线性薛定谔方程推导出一阶光学暗怪波在光纤激光器模型中各个部分的传输方程,并简要介绍分步傅立叶变换数值模拟方法。(3)主要以耦合非线性薛定谔方程为理论模型,数值研究一阶暗怪波在光纤激光器中的产生和传输。首先探讨腔内平均色散和小信号增益系数等相关因素对一阶暗怪波传输特性的影响。研究结果表明:在光纤激光器中,暗怪波的传输与腔内平均色散相关。当腔内平均色散与非线性效应共同作用达到平衡时,激发产生的暗怪波会分裂形成多个次级暗怪波,次级暗怪波也具有时空局域性。同时,随着小信号增益系数逐渐增大,暗怪波在传输过程中更快地分裂成次级暗怪波,且次级暗怪波局域特性增强。此外,通过偏振控制器可以控制一阶光学暗怪波的输出状态。最后,通过光学斩波的方法,由一阶暗怪波获得两个长距离传输的暗脉冲。(4)以耦合非线性薛定谔方程为理论模型,数值研究两个一阶暗怪波在正常色散单模光纤中的相互作用。基于一阶暗怪波精确解,采用分步傅里叶数值模拟法,从间距、相位差和振幅系数比方面讨论相邻两个一阶暗怪波之间的相互作用。此外,基于二阶暗怪波精确解,讨论两个一阶暗怪波的非线性相互作用。研究结果表明:相邻两个一阶暗怪波相互作用激发产生“扭结型”暗怪波。相比较于单个暗怪波发生能量的弥散,“扭结型”暗怪波分裂形成多个次暗怪波。并且首个“扭结型”暗怪波的空间位置偏离原始单个暗怪波的位置,该空间位置与相邻两个暗怪波的振幅系数比有关。二阶暗怪波可以看作是两个一阶暗怪波的非线性叠加,与相邻两个一阶暗怪波的相互作用相似。