自从1960年第一台激光器问世以来，激光光学得到了迅猛的发展，目前已经被广泛应用于工业、农业、通讯、医学、国防等各个领域。随着激光技术的发展，现在已经可以制造出多种多样的激光光束。激光光束在不同光学系统中的传输性质研究则是激光领域中的一个基础而重要的问题。每一种激光光束在不同的光学系统中都有着自身独特的传输性质，可以满足不同的实际需要。激光光束在非线性介质中的自陷现象，尤其是空间光孤子的形成及其相互作用，在全光驱动、光开关、光通讯等领域有着诱人的应用前景，具有重要的理论意义和实用价值，所以空间光孤子一直是光学领域里的研究热点之一。到目前为止，对空间光孤子的研究，多数是局限于具有局域响应的非线性介质。1997年，Snyder和Mitchell提出了空间非局域效应的概念，并得到了多种非局域空间光孤子，扩充了空间光孤子的种类。　　所谓局域非线性是指，介质中空间某点的非线性折射率只与该点的光强有关;而非局域介质中空间某点的非线性折射率不仅与该点的光强有关，而且还与该点附近的光强有关。　　近些年来，对非局域介质非线性响应的研究已经在许多物理领域中引起极大关注。非线性响应的非局域性是许多材料的典型特征，它在下列非线性过程发生时产生，如载流子扩散、分子重定向、热扩散、长程相互作用等。常见的非局域非线性介质有原子气体、向列液晶、铅玻璃等。　　在非局域介质中可以存在局域介质中不可能存在的多极孤子、椭圆孤子、环状孤子、涡旋孤子等等;非线性响应的非局域不但可以大大改变光束的非线性传播特性，从而带来甚至产生许多新奇的物理现象，比如极大地抑制平面波的调制不稳定性，抑制光束坍塌的发生，抑制空间局域涡旋孤子的不稳定性等。非线性响应的非局域还可以改变孤子间的相互作用而形成孤子结合态。　　非局域空间光孤子通常可以分成两个基本类别:以局域结构形式出现的亮孤子以及以平面波背景下的一个局域凹陷形式出现的暗孤子。本文重点讨论和分析非局域非线性体介质中的暗孤子和非局域非线性介质与线性介质分界面上形成的表面暗孤子。　　本文主要研究了非局域非线性介质中体暗孤子以及非局域非线性介质与线性介质分界面上的表面暗孤子的传输特性，共分六章。第一章为本文的基础，简要介绍了非局域空间光孤子的研究现状，尤其是关于体暗孤子和表面暗孤子的理论和实验研究，以及几种非局域介质的理论模型;第二、三、四、五章为作者在博士研究生期间所做的主要工作，主要研究了非局域非线性体介质中暗孤子的稳定性和相互作用，发现了在非局域非线性与线性介质分界面上存在非局域表面暗孤子，并分析了它们的稳定性等;第六章为本文的总结。　　本文具体内容安排如下。　　第一章:简要介绍了空间光孤子的基本概念、非线性响应的分类、非局域非线性的概念和分类;重点介绍了非局域非线性体暗孤子和表面暗孤子的理论研究现状和实验进展。　　第二章:先将非局域非线性介质做了简单的分类，并讨论了暗孤子稳定性分析的一般方法;然后从光束在热致非线性介质中传播需满足的非局域薛定谔方程出发，推导出了暗孤子的稳定性分析理论，即将求暗孤子的稳定性问题转化为线性本征值问题的求解，同时给出了边界条件的处理。最后给出了具体的数值求解过程。　　第三章:从光束在热致非线性介质中传播需满足的非局域薛定谔方程出发，数值求解得到了非局域基态和高阶体暗孤子，讨论了各阶体暗孤子振幅与传播常数和非局域程度的关系;然后利用第二章提出的稳定性分析理论，得到了基态和高阶体暗孤子的稳定性分析图，加噪的传输图验证了稳定性分析结果的正确性。稳定性分析结果表明，非局域非线性基态体暗孤子在其存在领域总是稳定地，高阶体暗孤子是震荡稳定地，并且阶数越高，暗孤子越不稳定。另外，高阶暗孤子的稳定性还跟传播常数和非局域系数有关系，在传播常数小的区间更容易稳定。我们还分析了两个暗孤子间的相互作用，通过大量的数值模拟发现，两个暗孤子的相互作用存在一个临界点即一定的孤子间距和非局域系数，在这个临界点上孤子间的吸引力等于排斥力。在临界间距保持不变的前提下，如果非局域系数大于临界值，则孤子间的吸引力占主导地位，孤子间表现为相互吸引，反之则表现为相互排斥;在临界非局域程度不变的前提下，孤子间距小于临界间距则孤子间排斥力占主导地位，孤子间表现为相互排斥，反之表现为相互吸引。　　第四章:在非局域非线性介质和线性介质组成的分界面上，结合边界条件，通过数值模拟得到了非局域非线性表面暗孤子，分析了基态和高阶表面暗孤子的振幅波形特点以及跟传播常数和非局域系数的关系。然后利用第二章暗孤子的稳定性分析理论，结合表面暗孤子应该满足的边界条件，数值得到了各阶表面暗孤子的稳定性分析图，加噪的传输图验证了稳定性分析结果的正确性。稳定性分析结果表面，非局域非线性基态表面暗孤子在其存在领域总是稳定地，高阶表面暗孤子是震荡稳定地，并且随着阶数的的增加，不稳定性也增加。另外，高阶表面暗孤子的稳定性还跟传播常数和非局域系数有关，在传播常数小的区域比传播常数大的区域更容易稳定。最后在实验上观测到了基态和二阶表面暗孤子以及表面暗孤子成丝（高阶表面暗孤子）.　　第五章:从产生非局域非线性体暗孤子和表面暗孤子的模型出发，然后对比了它们应该满足的边界条件，再结合它们的振幅波形，我们发现对于振幅具有反对称分布的体暗孤子，可以用它的一半来描述表面暗孤子，即N阶非局域非线性表面暗孤子跟2N-1阶体暗孤子的一半相吻合，另外一半可以看成是表面暗孤子的镜像。我们还对比了非局域非线性表面暗孤子和对应体暗孤子的稳定性，通过对比可知，基态表面暗孤子和体暗孤子都是稳定地，对于高阶孤子，N阶非局域非线性表面暗孤子比2N-1阶体暗孤子更稳定。最后简单的分析了线性折射率差对表面暗孤子振幅波形的影响。　　第六章:总结了本文取得的成果以及不足之处。