为了增加喇曼光纤放大器(RFA)的输出带宽, 减小增益平坦度。利用OptiSystem软件仿真分析了不同参数设置下的增益特性与泵浦源的关系, 对泵浦功率、泵浦波长、光纤长度和有效作用面积进行了优化设计与仿真。仿真结果表明: 提出的优化方法可使RFA的增益在设定范围内获得最大值, 并且通过改变相关参数得到较好的增益平坦度。

为了提高宽带波长转换技术的响应速度, 采用高非线性光子晶体光纤, 设计了一种受激喇曼散射的可调谐全光宽带波长转换器。基于光纤中喇曼效应, 对光子晶体光纤喇曼增益谱采取高斯曲线进行拟合, 建立了喇曼波长转换器的理论模型, 并进行了仿真分析, 讨论了光纤长度对转换效率的影响。结果表明, 在符合通信系统的条件下, 实现了100nm转换带宽, 波段为1487nm~1587nm, Q因子随探测光波长变化与喇曼增益谱走势相同, 其波长转换质量最优处在喇曼增益系数最大处。该研究对未来光网络的波长转换器波长分配以及光纤长度的配置研究具有参考意义。

为了发展具有实用价值的受激喇曼全光偏振控制方法, 根据光纤中受激喇曼散射矢量理论和光纤随机双折射效应设计了基于双向二级喇曼抽运的全光偏振控制方案, 构建了偏振吸引理论模型, 采用严格数值迭代算法对该偏振控制方案进行了仿真分析, 并完成了偏振控制方案最佳工作性能的优化设计。结果表明, 当信号光波长为1550nm、功率为0.1mW、一级抽运光和二级抽运光的功率分别为1W和4W、其偏振态都为（0, 1, 0）、光纤长度为3km时, 信号光偏振度可达0.85以上, 且信号光强度波动低于35%。该方案有效降低了作用光波功率、减弱了信号光输出强度噪声, 并提高了信号光输出偏振度。

设计了一种无反馈全开腔双倍间隔布里渊-喇曼光纤激光器.采用C+L波段可调谐激光器作为布里渊泵浦, 中心波长为1 455 nm的激光二极管作为喇曼泵浦, 7 km色散补偿光纤作为增益介质.受激布里渊散射和喇曼放大在色散补偿光纤中同时产生, 奇数阶和偶数阶斯托克斯光分别从色散补偿光纤两端输出.该结构减少了多个器件造成的插入损耗.最多可得到186个波长数, 调谐范围为28.6 nm, 波长间隔为0.154 nm.加入一段4 m掺铒光纤优化后可将边模抑制比从14 dB提高至20 dB.

设计了一种双向反馈布里渊-喇曼光纤激光器, 研究了布里渊泵浦对输出特性的影响.布里渊-喇曼光纤激光器由一段7 km色散补偿光纤、1 455 nm喇曼泵浦、可调谐激光器及双反馈环组成.喇曼泵浦功率固定在250 mW, 布里渊泵浦工作波段在喇曼峰值增益处附近, 可得到较多波长数输出.随着布里渊泵浦功率增加, 相邻的布里渊斯托克斯光和经背向瑞利散射的斯托克斯光之间功率差减小, 同时各阶斯托克斯光平均强度增加并达到饱和.受色散补偿光纤中喇曼交叉增益影响, 布里渊泵浦功率由1.8 dBm增加到6.9 dBm, 输出多波长数先增后减.当布里渊泵浦功率为4.4 dBm时, 对应输出波长数最多, 为37个, 波长间隔0.078 nm.

基于光纤中受激喇曼散射效应, 运用级联同种光纤设计出全光多波长转换耦合器, 使转换输出的各路信号光功率相等.建立了全光多波长转换设计方案的理论模型,给出了设计原理框图以及实现方法, 并以1路泵浦信号光、4路连续探测光为例, 通过OptiSystem软件进行了仿真, 仿真结果表明：所设计的全光多波长转换耦合器能同时对4路探测光实现波长转换, 转换输出的信号光码型和输入泵浦信号光码型基本一致；转换效率和消光比随着探测光波长的增大而增大, 最大值分别为-34 dB 和36.68 dB；Q因子随着探测光波长的增大而减少, 最大值为128.29；在级联光纤之后, 4路输出信号光峰值功率和消光比基本相等, Q因子整体数值相对于全光多波长转换后有所下降, 最大值为89.5455, 验证了该方案的可行性.

提出利用光纤中非线性效应——受激喇曼散射(stimulated Raman scattering, SRS)实现波长转换的原理方案和相应的理论分析模型, 并进行实验验证, 将经过放大后的信号光和连续探测光同时注入光纤, 在光纤中进行SRS放大, 实现信号之间的转换。结果表明: 利用SRS可实现波长转换, 可实现跨几个THz的波长之间的转换。得到最大转换效率和消光比分别为-17.3 dB和15.7 dB。通过改变探测光的波长, 可实现相隔几个THz光信号的全光波长转换和可调谐波长转换。

为分析光纤喇曼放大器的原理, 基于已有的耦合微分方程, 采用数值解法, 对不同抽运光强下不同长度光纤所产生的受激喇曼散射现象进行数值模拟, 并对模拟结果作了详尽分析。发现: 发生受激喇曼散射现象时, 抽运光强和光纤长度发生兑换; 能量红移现象普遍存在, 包括同阶Stokes光谱内部和不同阶的Stokes光谱之间。抽运光强越大, 能量红移现象越明显。此结论比文献中的实验结果更全面, 对相关实验有指导作用, 为光纤喇曼放大器和光纤喇曼激光器等器件的原理理解和优化设计提供了有益的参考。

为了研究LD抽运的被动调Q Nd∶YAG/GdVO4内腔式喇曼激光器的输出特性，采用Nd∶YAG作为激光介质，GdVO4晶体作为喇曼介质，分别用两块不同初始透过率的Cr4+∶YAG晶体，得到并比较了采用不同初始透过率的Cr4+∶YAG晶体时被动调Q喇曼激光器的性能。测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随抽运功率的变化关系。当Cr4+∶YAG的初始透过率为91%、输入功率是5.2W时，得到的喇曼光的最高功率为150.6mW，相应的转换效率为2.9%。结果表明，通过数值求解基频光和喇曼光空间分布的速率方程并应用到被动调Q内腔式喇曼激光器，获得的理论结果与实验结果大致相符。

为了优化设计光纤喇曼激光器的各项参量,采用喇曼激光器的基本理论模型模拟,提出了非线性最小二乘法和龙格-库塔法相结合的新算法,解决了模型中存在的两点边值问题,得到了级联喇曼光纤激光器的输出特性以及最佳光纤长度、激光阈值和斜率效率。结果表明,新算法非常有效,数值模拟的结果和相关实验相吻合。