本论文在光与物质相互作用的半经典理论的框架下，研究了光纤的色散和非线性效应对超短激光脉冲和编码序列脉冲传输特性的影响。主要内容包括光与物质近共振相互作用、高阶效应对光脉冲传输的影响、掺饵光纤中的非线性效应以及色散效应对于OCDMA系统动态传输和误码性能的影响。 首先描述了含高阶项的扩展非线性薛定谔(ENLS)方程、二能级体系的Maxwell-Bloch(MB)耦合方程以及NLS-MB耦合的系统方程的基本原理，并建立了这些方程的数值计算方法和计算程序。数值计算结果表明，所建立的数值算法和计算程序，具有良好的收敛性和可靠性，并可保持算法的误差阶数。 接下来，通过数值求解MB方程，由此分析了二能级体系与超短激光脉冲相互作用的光传输特性；然后，研究了均匀展宽下二能级体系中光面积演化规律。 其次，采用分步快速傅里叶算法数值求解了ENLS方程，研究了五阶非线性效应对光脉冲在光纤中传输的影响，计算结果表明五阶非线性效应会对光脉冲在光纤中的传播产生调制不稳定性，而忽略光纤的损耗时，光脉冲保持绝热传输；同时研究了三阶色散效应对光孤子传输的影响，结果显示三阶色散会引起光孤子脉冲形状的畸变，而高阶非线性效应对其有一定的补偿作用。 再次，用耦合的NLS-MB方程研究了光脉冲在掺铒光纤中的传输过程，采用分步傅立叶和有限差分的数值计算方法，研究了此传输过程中形成光孤子的条件、孤子脉冲半高宽随传输距离的改变。最后，分析了群速度色散(GVD)效应对OCDMA系统性能的影响。讨论了色散效应对于OCDMA系统动态传输波形及解码输出的影响和系统误码性能的影响。对于多用户的城域网的OCDMA典型传输模型，研究了如何利用色散补偿光纤，减少传输劣化，增加系统传输和解码的抗干扰能力；同时，对非相干的直接序列OCDMA系统，在特定传输条件下，引入GVD和SPM联合作用下的脉冲展宽因子，推导脉冲展宽后系统误码率的表达式，并由计算机模拟出实验结果，从而分析三阶色散对OCDMA系统误码率的影响以及一维码和二维码误码性能的比较。由于OCDMA系统在通信领域和构建全光网络方面有重要的应用价值，本文最后就发展前景作了讨论。