非线性系统中存在许多复杂的非线性波激发结构,这些复杂的激发通常是由多种基本非线性激发的非线性叠加形成的。因此研究非线性系统中基本非线性激发的产生机制和激发条件对于非线性波的实验实现、动力学特征的探测和应用以及对非线性系统中复杂的激发特征的深入理解是至关重要的。本文立足于已有的实验和理论研究结果,在描述光纤中光脉冲传输的一类非线性薛定谔模型中,利用Darboux变换和线性稳定性分析等解析方法以及积分因子法和分步傅里叶等数值方法,探究了平面波背景上基本非线性波（怪波、Akhmediev呼吸子、Kuznetsov-Ma呼吸子、Tajiri-Watanabe呼吸子、反暗孤子、W形孤子、周期波、W形孤子链和多峰孤子）的产生机制和激发条件,建立了这些基本非线性激发与调制不稳定性之间的对应关系,揭示了扰动能量和相对相位在非线性激发中的重要作用,找到了一组能够确定基本非线性波激发条件的物理参数――背景频率、扰动频率、扰动能量和相对相位,基于这组参数给出了平面波背景上基本非线性波的激发条件和相图,这些结果为基本非线性波的实验实现、可控激发和应用提供了理论基础。具体内容如下:1.非线性波的产生机制及其在背景频率和扰动频率空间的相图基于标准非线性薛定谔系统,利用Darboux变换和线性稳定性分析的方法,分析了基本非线性波与调制不稳定性之间的关系,通过调制不稳定性解释了平面波背景上的基本非线性波的动力学特征,建立了基本非线性激发与调制不稳定性的对应关系,并且给出了基本非线性波的激发与决定系统调制不稳定性特征的两个物理参数――背景频率和扰动频率之间的关系和相图。这些结果加深了人们对平面波背景上基本非线性波的动力学特征和产生机制的理解。2.扰动能量在确定非线性波激发条件中的作用分析了四阶非线性薛定谔系统中基本非线性波与调制不稳定性的对应关系,发现了反暗孤子和非有理的W形孤子存在于调制不稳定区以及Kuznetsov-Ma呼吸子存在于调制稳定区的现象,这些结果与线性稳定性分析的预测是相违背的。为了理解这个现象,进一步引入了扰动能量的概念,发现孤子激发在调制不稳定区是扰动能量和调制不稳定性增益平衡的结果;在调制稳定区,调制不稳定增益为零,而Kuznetsov-Ma呼吸子的扰动能量大于零,增益和扰动能量不能平衡,因此Kuznetsov-Ma呼吸子可以在调制稳定区存在。这些结果揭示了扰动能量在非线性激发中起到的重要作用。并且通过扰动能量可以将背景频率和扰动频率空间共存的大部分非线性波（怪波和KuznetsovMa呼吸子、有理的W形孤子和反暗孤子以及非有理的W形孤子、有理的W形孤子和Kuznetsov-Ma呼吸子等）予以区分。3.相对相位在确定非线性波激发条件中的作用引入扰动能量后,反暗孤子和非有理W形孤子以及周期波和W形孤子链仍然可以在背景频率、扰动频率和扰动能量三个参数空间共存。为了能够区分这几种非线性波,我们重新构造了四阶非线性薛定谔系统的解析解引入了相对相位参数,发现相对相位可以区分反暗孤子和非有理的W形孤子以及周期波和W形孤子链的激发。进一步,讨论了相对相位对不同非线性波激发特征的影响,发现相对相位会影响孤子和周期波结构的动力学特征而不影响怪波和呼吸子的激发特征,这些结果揭示了相对相位在平面波背景上非线性波激发中的重要作用。至此,根据背景频率、扰动频率、扰动能量和相对相位四个参数,平面波背景上基本非线性波的激发条件可以被完全确定。4.平面波背景上基本非线性波的激发条件和相图根据背景频率、扰动频率、扰动能量和相对相位这一组能够完全确定平面波背景上基本非线性波激发条件的物理参数,给出了基本非线性波的激发条件。进一步,基于理论分析结果,数值模拟了满足不同激发条件的非理想初态的演化过程,结果显示满足不同条件的非理想初态演化出的非线性波结构与理论分析是一致的,这个结果证实了理论分析的可靠性。此外,为了清晰的呈现不同非线性波的激发条件与背景频率、扰动频率、扰动能量和相对相位这几个参数的依赖关系,我们在这几个参数的空间给出了基本非线性波激发的相图。根据我们的理论分析结果,在实验上可以用满足对应激发条件的简单形式初态演化出对应非线性波结构,这为非线性波的实验实现提供了便利;另外,根据这组参数与非线性波特征的关系,例如分布方向周期性与扰动频率、演化方向周期性与扰动能量、孤子和周期波峰值和宽度与相对相位之间的关系,可以通过调控相关参数来实现对非线性波激发特征的控制,这也为相关应用提供了理论基础,特别地,这些结果是不依赖于特定物理系统的,它们不仅适用于非线性光学中的非线性波激发,也适用于其它系统,例如玻色-爱因斯坦凝聚、铁磁链、等离子体等物理系统中非线性波激发。