为了解决掺铒光纤放大自发辐射宽带光源的自然输出光谱中单峰造成的窄带宽问题,采用双程、后向光源结构消除抽运光输出,同时外接未抽运掺铒光纤以展宽可用带宽,进行了理论分析和实验验证;研究了掺铒光纤长度和光纤反射镜反射系数对光源输出光谱的影响,分析了外接未抽运掺铒光纤的长度对光源带宽的优化效果。结果表明,随着掺铒光纤长度的增加,放大自发辐射光谱C波段逐渐降低,L波段逐渐抬升; 随着反射镜反射系数的增加,放大自发辐射光谱带宽提高; 此外,当抽运掺铒光纤和外接未抽运掺铒光纤的长度分别为6 m和2 m时,放大自发辐射宽带光源输出带宽为50.31 nm,和未采用外接掺铒光纤时相比,带宽增加44 nm。上述研究结果可为宽带光源的性能优化提供参考。

为优化双程后向结构的掺铒光源, 分析了光纤长度、泵浦功率和温度的变化对光源平均中心波长的影响, 初步确定了掺铒光纤长度的优化范围, 并在全温度范围内进行实验验证。实验选用的980 nm泵浦源电流为110 mA, 掺铒光纤的长度为12.5 m, 该装置的输出功率为13.26 mW, 光源的平均波长稳定性为0.6 ℃-1。通过建立光谱分布优化仿真模型, 实现输出光谱的近高斯分布, 3 dB带宽达到32 nm。经过优化后得到的掺铒光纤光源具有输出功率高、平均波长稳定性好、输出光谱呈高斯分布等优势, 是高精度光纤陀螺的理想光源。

光纤陀螺要求其光源具有高功率、宽谱输出，同时在大温度范围内仍具有好的平均波长稳定性。为了满足-45℃~70℃大温度范围的应用需求，采用双程后向抽运、法拉第旋转反射、带通滤波等技术手段，对光纤材料和器件进行大温区全局优化，以改善超荧光光纤光源的平均波长稳定性。理论分析了不同中心波长和带宽的带通滤波器以及光纤长度等参量对平均波长稳定性的改善效果，以及和光谱带宽的关系。按照设计结果选择滤波、光纤长度等参量，通过对-45℃~70℃全温区范围进行系统全局优化设计，得到输出功率为32mW，功率稳定性为0.65%，光谱带宽为12.5nm，光源平均波长变化量为23.5×10-6。结果表明，平均波长稳定性在0.5×10-6/℃以下的高稳定性超荧光光纤光源中，32mW输出功率非常高; 所得的0.2×10-6/℃是115℃大温差范围、30mW以上超荧光光纤光源中非常优异的平均波长稳定性指标，满足光纤陀螺对光纤光源的要求。

优化设计了高功率、高效率掺铒光纤超荧光光源的参数。采用商用掺铒光纤，针对双程后向结构，首先仿真了光源输出功率和带宽随掺铒光纤长度的变化，并用对等实验验证了模拟结果，初步确定掺铒光纤长度的优化范围；理论研究了反射镜反射率对光源性能的影响，计算出最佳反射率并模拟了该反射率下光源的输出光谱；实验研究了抽运功率对光源平均波长的影响，确定了优化的抽运功率范围，并进一步确定了掺铒光纤的优化长度。实验选用110 mW抽运功率，13.74 m掺铒光纤，获得了输出功率为46.9 mW 的高功率光纤光源，其抽运转换效率可达42.6%，且光源保持了约34.54 nm的宽带宽。

研究了输出谱型为近高斯型的掺铒超荧光光纤光源,分析了高斯型光谱的自相干函数和影响平均波长稳定性的因素.采用双程前向光源结构，通过选择铒纤长度获得高斯型光谱输出，同时调节泵浦功率来优化铒纤的本征温度系数对光源的影响,得到铒纤长度10.05 m，泵浦功率为172 mW时，整体光路（除半导体泵浦激光器及其驱动电源）在全温－40 ℃~60 ℃测试条件下平均波长稳定性为66.651 ppm的近高斯型掺铒光纤光源.

为了研究基于双程前向结构的宽带Er³⁺／Yb³⁺共掺双包层光纤超荧光光源，采用976nm抽运，通过优化抽运功率，研究了采用不同长度光纤时光源的输出功率、平均波长和带宽。实验结果表明，采用60cm长的Er³⁺／Yb³⁺共掺双包层光纤时，系统达到了最佳。同时获得了9．18mW的输出功率和34nm的带宽，平均波长稳定性约7．16×10^－6／mW。当输出功率减少至3．78mW时，系统获得了80nm的最大带宽。

采用改进的反射式Mach-Zehnder干涉滤波器,对双程后向结构掺铒光纤超荧光光源(DPB SFS) 分别进行光谱分割和光谱预分割,构建了两种结构的多波长超荧光光纤光源(MW SFS),波长间隔为～0.8 nm时,在1550 nm附近(1542～1559 nm)20个波长的功率波动小于0.5 dB.其中前者消光比高达27 dB;后者消光比～18 dB,在泵浦光功率为72.8 mW时,最大输出功率25.3 mW,光光转换效率高达34.8%.改变Mach-Zehnder干涉仪的臂长??采用光谱预分割技术,得到1550 nm附近波长间隔～0.4 nm、消光比～16 dB的50个波长输出.

研究了高掺杂铒光纤构成的双程后向结构超荧光光源输出特性,高掺杂铒光纤在制作超荧光光源方面具有输出功率高和带宽宽的优点.通过模拟得到在一定泵浦功率下获得最大输出带宽的最佳掺铒光纤长度.利用980 nm半导体激光器泵浦优化得到的10 m长的Lucent-LRL光纤,并用自制光纤圈反射镜构成双程后向结构,获得了26 mW的高功率宽带超荧光输出.