源自于海洋学的畸形怪波是光学领域当前的一个研究热点。由于其奇异的特征、费解的物理机制和有意义的应用价值,光学怪波近几年才被人们广泛的关注。其中基于各种系统下的怪波存在和发现的研究是一个主要研究方向。这些不同系统中怪波的特征和产生机制的研究对深入认识这一物理现象的本质和开启在光学中新的应用性具有重要现实意义。而近年来,伴随着脉冲激光器和观测技术的蓬勃发展,实验光学已成为观测诸多物理现象的有利平台。这其中非线性介质中脉冲传输实验是一个主要的研究内容。在理论上,光脉冲在光纤系统中的传输可以由(高阶)非线性薛定谔方程来描述。　　本文主要以非线性薛定谔方程和高阶非线性薛定谔方程为基本模型,主要采用解析和数值相结合的方法,分别对Peregrine怪波的形成机制,行为特性和初始激发,由Peregrine怪波获取高功率脉冲方法,高功率脉冲传输、操控,由有限背景孤子高功率脉冲(串)的获取等问题做了详细深入的研究。这些结果将为进一步光学怪波的实验获取和实用性研究提供理论依据,而且也为超高速、大容量、高功率的光信息传输提供了理论指导。同时在其它的物理领域,例如海洋学,流体力学、玻色-爱因斯坦凝聚,等离子体和分子生物等领域也具有重要的参考价值。　　本文的主要内容包括以下几个方面:　　(1)基于Hirota方程的连续波背景上孤子解,我们讨论飞秒脉冲传播中Peregrine怪波的形成机制和主要特征。结果表明,Peregrine怪波的形成存在两种:一种是连续波背景的局域,另一种是亮孤子周期化过程。Peregrine怪波展现了很强时间和空间的局域性。同时还讨论了Peregrine怪波的各种初始激发,结果表明,即使是在不满足 Hirota条件下,也可以利用连续波背景上小的局域扰动来激发。最后通过一个实际例子,我们研究了自频移对Peregrine怪波动力学的影响。结果发现,当不存在自频移时,它会分裂为许多小的次波;当自频移不容忽略时,Peregrine怪波不再分裂,呈现出振幅变化增长的特征。　　(2)在一个标准通信光纤中,我们讨论了三种不同类型的Peregrine怪波的激发,比较了它们产生Peregrine怪波的不同之处,并提出了一种由Peregrine怪波获取能稳定传输的高功率脉冲的数学方法。结果表明,连续波背景上的弱脉冲扰动可以用来激发Peregrine怪波,且由此Peregrine怪波提取的高功率脉冲具有呼吸的传输特性。最后还考虑了相邻高功率脉冲在光纤传输中的相互作用。　　(3)基于非线性薛定谔方程,我们研究利用Peregrine怪波获取高功率脉冲过程中的控制性问题。利用Peregrine怪波(最大压缩脉冲)的一个简单初始激发,研究初始扰动的功率、脉宽、相位等参数对Peregrine怪波(最大压缩脉冲)的功率、位置和分裂阶数的影响,进而操控由此提取的高功率脉冲。在一个通信光纤模拟系统中,建立一个由Peregrine怪波提取稳健传输高功率脉冲的方法。　　(4)基于高阶非线性薛定谔方程,我们调用Hirota方程的包含高阶效应参数的精确Peregrine怪波解,得到一个新的零背景的Peregrine怪波表达式。我们研究高阶效应对这个新的零背景的Peregrine怪波特性影响。研究了从新Peregrine怪波提取的一系列提升脉冲的传输特性。研究表明,根据提取位置的不同,从而可以得到不同宽度和强度的呼吸孤子。同时,我们考虑了高阶效应对这个呼吸孤子传输的影响。在一个实际的高非线性光纤中,呼吸孤子受高阶效应的作用会加速地传输,讨论了它们的稳定性。　　(5)基于非线性薛定谔方程,阐明了三个特殊的有限背景孤子解各自的局域特征。一个共同特征是都会被压缩成为具有连续波背景的高功率脉冲串或脉冲。通过对这三个解频谱分析,得出可以去除连续波背景的频谱过滤方法,从而得到可传输的零背景高功率脉冲(串)。其中对于Akhmediev呼吸,我们介绍了两种去除背景的情况。并且分析了这三种零背景脉冲的孤子阶数,研究了它们的传输特性。最后,我们利用数值模拟,证实了精准的初始激发和有效的谱过滤可以建立了一套基于有限背景孤子产生和传输高功率脉冲(串)的机制。