光孤子作为信息传输的优良载体,能够在光纤中长距离稳定的传输。但是在传输过程中,孤子间的相互作用会直接影响信息传输的质量,导致高的误码率,因此,研究孤子的传输以及孤子间的相互作用就成为了目前孤子领域研究的热点之一。本文主要基于高阶变系数非线性薛定谔方程和包含拉曼效应、外谐波势的三次-五次变系数非线性薛定谔方程,通过Hirota双线性方法以及自相似变换和Hirota双线性方法解析得到了飞秒多暗孤子解以及亮和暗的多自相似子解,研究了几种典型的非均匀光纤系统中飞秒暗孤子解的传输和相互作用控制,亮相似子和暗相似子间的相互作用以及亮、暗相似子的隧穿效应。主要研究内容如下:(1)第一章简单介绍了孤子的研究背景以及光孤子和相似子传输和控制的研究现状。(2)第二章采用改进的Hirota双线性方法解析求解了变系数高阶非线性薛定谔方程,显式给出了一定约束条件下精确的1-暗孤子和2-暗孤子解。基于所得到的精确解,本文研究了在高斯分布参数系统和指数周期分布参数系统中1-暗孤子的传输特性和飞秒暗孤子对间的相互作用。结果发现,在这两种非均匀光纤系统中,通过选择合适的光纤分布参数和孤子参数,可以控制孤子的速度,实现两飞秒暗孤子互不影响的平行传输。本章研究结果期望为飞秒暗孤子相互作用的控制提供一定的理论依据。(3)第三章基于包含外谐波势和拉曼效应的三次-五次变系数非线性薛定谔方程,采用自相似变换以及Hirota双线性方法得到了多亮自相似解和暗自相似解。研究了在指数渐减周期系统中亮相似子和暗相似子的传输、压缩以及对相似子间相互作用的控制;基于所得到的解进一步研究了亮相似子和暗相似子的隧穿效应。研究发现,在指数渐减周期系统中,通过调节系统参数以及相似子的相关参数,可以实现对相似子的压缩和放大,实现对相似子相互作用行为的控制如平行传输、弹性碰撞以及非弹性碰撞;并且发现相似子在穿过色散势垒(势阱)或者非线性势垒(势阱)时表现不同,但穿过势垒(势阱)后,其特性都不会发生改变。(4)第四章总结全文和对下一步工作进行展望。