微结构光纤因具其不寻常的光学性质和潜在的应用价值而成为研究热点，而飞秒脉冲与微结构光纤相结合，能够产生丰富的非线性现象。超连续谱的产生是微结构光纤最普遍的应用，飞秒量级孤子动力学在超连续谱的产生中起到至关重要的作用。同时，孤子与色散波相互作用，能够产生超精细的超连续谱结构，对产生新现象的理论机制目前尚无统一定论。因此，本文在此基础上，做了以下几方面的研究工作：第二章从麦克斯韦方程组出发，回顾了飞秒脉冲在微结构光纤中传输时遵从的广义薛定谔方程，对光纤中的非线性效应进行了系统阐述。第三章对分步傅里叶方法和有限时域差分方法进行介绍，用分步傅里叶方法对孤子分裂、超连续产生及泵浦波长位于零色散波长的超短脉冲在微结构光纤中传播时的时域和谱域特性进行了数值模拟，用有限时域差分方法数值模拟了脉冲在微结构光纤输出端的空间模式分布，得到如下主要结论：(1)泵浦波长位于反常色散区，由于自相位调制和反常群速度色散的共同作用，脉冲形成高阶时间孤子，高阶孤子受到扰动，发生孤子分裂，产生基态孤子，基态孤子具有不同的频率和传输速度，在时间上发生走离效应。(2)高阶孤子分裂过程，同时辐射出与孤子相位匹配的色散波，色散波位于正常色散区，随着泵浦功率的增加，正常色散区的红频部分增加缓和，而蓝频成分剧烈增加，孤子分裂和色散波的产生是导致超连续谱产生的主要原因。(3)泵浦波长为零色散波长时，二阶色散系数为零，三阶色散参量的符号对脉冲演变有巨大影响：TOD为正时，蓝频部分经历正常色散，红频部分经历反常色散，光谱的红移部分形成光孤子。初始脉冲发生分裂，次脉冲的传输速度比初始脉冲的慢，各个成分有时间延迟，脉冲形状发生弯曲，弯曲程度和泵浦功率相关；TOD为负时，蓝频区域为反常色散区域，形成时间孤子。初始脉冲发生分裂，次脉冲传输速度比初始脉冲快。(4)脉冲在微结构光纤中传输时，光波被严格限制在纤芯内，且光纤中支持多种传输模式。第四章对孤子分裂和超连续谱的产生进行实验研究，实验结果跟数值模拟结果吻合较好，说明理论分析比较合理；对输出脉冲的空间特性进行了分析。第五章对研究内容进行总结，并简要介绍光子弹的研究现状。