Rozprawa zawiera dyskusję wyników dotyczących kształtowania wybranych właściwości mikro- i nanostrukturalnych światłowodów specjalnych przeznaczonych do zastosowań w układach światłowodowych laserów do generacji ultrakrótkich impulsów. Kontekstem, w którym należy umiejscowić przeprowadzone badania jest zastosowanie światłowodów specjalnych w koherentnie zasiewanych ultraszybkich wzmacniaczach światłowodowych. Przedmiotem badań są dwa rodzaje światłowodów, wyróżnione na podstawie funkcji, jaką pełnią w układach wzmacniaczy światłowodowych. Pierwszy z nich to strukturalne światłowody przeznaczone do generacji koherentnego światła białego, tj. superkontinuum. W ich przypadku celem prac badawczych opisanych w rozprawie było opracowanie struktur charakteryzujących się wysoką nieliniowością optyczną typu χ(3), płaską dyspersją chromatyczną w zakresie normalnym, a także wysoką dwójłomnością. Drugi rodzaj światłowodów rozwijanych w pracy stanowią światłowody antyrezonansowe z powietrznym rdzeniem. Tu celem było zaprojektowanie i eksperymentalna charakteryzacja wytworzonych światłowodów w kontekście transmisji szerokich spektralnie, ultrakrótkich impulsów laserowych ze zminimalizowaną deformacją spektralno-czasową spowodowaną dyspersją lub efektami nieliniowymi. Opisane w pracy badania dotyczą zatem zagadnień związanych z propagacją fal elektromagnetycznych w ośrodkach dielektrycznych, w warunkach bardzo silnego ograniczenia przestrzennego w dwóch wymiarach poprzecznych do kierunku propagacji oraz na odcinku znacznie przekraczającym wymiary poprzeczne ośrodka. W pierwszej części rozprawy analizowane są całkowicie szklane światłowody, charakteryzujące się wysoką nieliniowością oraz dyspersją chromatyczną o wartościach należących całkowicie do zakresu normalnego. Rozdział zawiera wyniki projektowania, wytwarzania i charakteryzacji eksperymentalnej takich światłowodów. Optyczna nieliniowość światłowodów umożliwia proces poszerzenia spektralnego impulsów optycznych na szerokość pełnej oktawy. Proces generacji następuje przy pobudzaniu femtosekundowymi impulsami laserowymi o mocy szczytowej nieprzekraczającej dziesiątek kilowatów. Źródłem takich impulsów są kompaktowych rozmiarów lasery z synchronizacją modów o częstotliwości repetycji nie mniejszej niż dziesiątki MHz. Pozwala to na bezpośrednie zasiewanie wzmacniaczy światłowodowych pompowanych falą ciągłą. Z powodu ograniczonej mocy szczytowej takich źródeł, w tej części pracy badane są struktury światłowodowe wykonane ze szkieł miękkich o wysokim nieliniowym współczynniku załamania. W ramach przeprowadzonych prac, rozwijane były własne narzędzia numeryczne służące projektowaniu światłowodów strukturalnych, wykorzystujące metodę elementów skończonych. Opracowany model numeryczny pozwala na uwzględnienie wpływu procesu termicznego wyciągania światłowodu na wieży światłowodowej na rozkład współczynnika załamania w strukturze światłowodu. Przedstawiona jest także dyskusja wyników pomiarowych dwójłomności grupowej i dyspersji chromatycznej. Druga część pracy poświęcona jest badaniom nad możliwością kontroli nieliniowości światłowodu z użyciem polaryzacji wprowadzonego światła. W szczególności prace obejmowały analizę właściwości światłowodu z nanostrukturyzowanym rdzeniem, który stanowi ośrodek o sztucznej anizotropii optycznej. Porównywane są właściwości struktur wykonanych ze szkieł miękkich oraz krzemionkowych, wraz ze wskazaniem zalet i wad obu rozwiązań. Metodologia badań zakładała opracowanie własnych narzędzi do symulacji numerycznych wartości współczynnika nieliniowego światłowodu. Zaprezentowano także pogłębioną analizę rozkładu pola modu prowadzonego w nanostrukturyzowanym rdzeniu światłowodu w zależności od składowej polaryzacyjnej. Omówione są także technologiczne aspekty możliwości wytworzenia takiego światłowodu. Trzecia część rozprawy zawiera opis wyników symulacji numerycznych i charakteryzacji eksperymentalnej liniowych i nieliniowych właściwości światłowodów antyrezonansowych z powietrznym rdzeniem. Dzięki prowadzeniu światła w powietrznym rdzeniu i małemu przekryciu prowadzonego modu ze szklanymi elementami płaszcza, światłowody antyrezonansowe oferują liczne możliwości związane z propagacją światła o określonych właściwościach. Wśród nich jest transmisja ultrakrótkich impulsów laserowych z pomijalnie małym zniekształceniem impulsu spowodowanym nieliniowością lub dyspersją. Zaprezentowane wyniki obejmują projektowanie standardowej oraz dwójłomnej struktury światłowodów antyrezonansowych z powietrznym rdzeniem. Światłowody posiadały okna transmisji odpowiadające długościom fali właściwym dla powszechnie stosowanych układów laserów i wzmacniaczy światłowodowych. Ponadto zaprezentowana i omówiona została spektralno-czasowa charakteryzacja ultrakrótkiego impulsu przesyłanego w takim światłowodzie.