本论文研究了几种典型宇宙学模型中的高频引力波和它们的电磁响应。我们首先回顾了引力波和引力波探测的基本背景,简要综述了几种典型的引力波源及相应的观测方法,阐明了研究高频引力波及其电磁响应的科学意义。其后,作为重点,本文详细论述了宇宙弦脉冲柱面引力波和膜世界模型中的高频引力波,在宇宙背景磁场或天体强磁场中的电磁响应及其产生的扰动电磁效应,并第一次给出了这些扰动电磁场的解析表达式。分析表明,扰动电磁场的渐近行为和宇宙弦脉冲柱面引力波的能量密度、能流密度和黎曼曲率张量等物理量的渐近行为具有好的自洽性,这是对扰动电磁响应解析解的合理性和可靠性的有力支持。由于引力波和扰动电磁场均以光速传播,所以在背景磁场存在的区域内,扰动信号将逐渐积累增大,即所谓积累效应。通过分析表明,我们得到的扰动电磁场的解析解都自洽地包含了积累效应的信息,其中宇宙弦脉冲柱面引力波产生的电磁积累效应和其积累距离的1/2次方成正比,即distanceμ。而膜世界高频引力波产生的电磁积累效应则始终保持在一个常数水平。此外,来自膜世界的重引力子传播速度与真空中光速的微小差别虽然可能对信号积累效应造成偏离,但根据大部分典型的重引力子质量上限的估值,计算表明这样的影响是可以忽略的。基于这种电磁响应积累效应,本文第一次预言了宇宙背景磁场或磁星强磁场对宇宙弦脉冲柱面引力波和膜世界高频引力波的电磁响应所产生的直接可观测效应(在地球上)或间接可观测效应。本文提供了与引力波及其观测,与额外维等热点物理课题密切相关的新物理效应和观测方案。由于电磁响应解析解的性质及其物理行为上的合理性和自洽性,且预期了典型宇宙学模型中高频引力波在地球上可能的可观测效应,因而具有较为重要的意义和观测前景。此外,本文所使用的方法还可以有效地扩展到更多类型的引力波源所涉及的电磁响应课题。