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光孤子因其在光波导中长距离传播形状不变等优点,在现代光学通信中占有重要的地位,尤其是在全光通信,全光空间调制以及数据储存等方面有着很大的潜力和潜在市场应用价值,因而成为近年的研究热点之一。1998年,宇称(Parity)-时间(Time)对称(简称PT对称)的概念首次被提出并应用于量子力学复哈密顿量的开拓性研究,并迅速被推广到光学领域中,其独特的光学性质如功率振荡、双折射已被大量实验所证实。PT对称光波导孤子作为一种非线性现象,是由波导内部不同因素包括增益、损耗和非线性、色散相互平衡所产生的。在PT对称势的适当调制下,可以获得丰富的孤子结构并改善光波导的传播性能,因而,对PT对称光波导中的孤子传播动力学的研究无论从理论还是实践上都具有重要的意义。本论文主要从光波导的保守性和耗散性来考察光学PT对称孤子的形态和传播特征,研究支持保守光波导系统的非线性薛定谔方程和支持耗散光波导系统的金兹堡-朗道方程中的光学PT对称孤子,因而,本论文具体内容包括以下两个方面:1.本文研究了在保守系统内,光束在PT对称光波导介质中的传输情形,它的慢变包络振幅可以由带有PT对称势的(2+1)维非线性薛定谔方程描述,并通过分离变量方法得到了光场慢变包络振幅的解析解。在不同的衍射系数和相应的PT对称势调制下,光束传输模式产生了不同类型的dromion结构,通过调节相位因子获得了多瓣dromion结构等新颖现象,并进一步探讨了PT对称势对光场的振幅、脉冲宽度和dromion结构瓣状数目的影响。该理论成果可以在一定程度上加深对PT对称光传输模式的理解,而且多瓣结构有利于调控光模式的角向分布,进而实现了光强的合理分配。2.本文研究了在耗散系统内,光束在PT对称光波导介质中的传输情形。在PT对称势的调制下,系统会产生增益或损耗,在这种耗散系统中光束的传输动力学可以由带有PT对称势的(1+1)维变系数金兹堡-朗道方程描述,并通过双线性方法得到了光场振幅的解析解。在PT对称势调制下,我们获得了不同种类的解结构,如单孤子结构、周期波结构、中心巢型孤子结构、中心峰型孤子结构等新颖现象。根据振幅光开关通过信号出现中心凸起还是凹陷的原理机制,我们可以将理论成果应用到光开关设计中,如中心巢型与中心峰型孤子结构的振幅差异,可以用来设计光开关。