掺铒光纤放大器(EDFA)对相同波长、不同频率的信号放大时，因频率响应不同导致信号失真。为了提高通信质量，介绍了一种EDFA频率响应测试方法，并编写了一套基于Python的数据处理系统。实验结果表明：该测试方法能够完成频率响应测试任务，且能够快速准确地处理数据并实现数据可视化，提高了测试效率。

近年来，L波段扩展掺铒光纤放大器（EDFA）由于能覆盖更宽的波长范围而备受关注，但其增益水平普遍较低。本文采用1480 nm激光泵浦Er/Yb/P共掺光纤，结合双程放大和预放大技术，研制了高增益的L波段扩展EDFA。实验装置在1556~1621 nm 的65 nm范围内获得高于20 dB的增益，最大增益达48.8 dB（1566 nm），30 dB增益带宽达58 nm（1558~1616 nm），噪声系数在1580~1610 nm范围内低于5.8 dB。该研究工作有效提高了L波段扩展EDFA的增益水平，并将噪声系数控制在较低的范围，可有效提升常规光纤通信系统的传输带宽和容量。

模分复用（MDM）与高速光传送网（OTN）相结合，能缓解日益增长的带宽需求压力和降低已有相干通信设备的使用成本。搭建了100 Gbit/s双偏振正交相移键控（DP-QPSK）MDM信号放大传输系统，主要包括MDM信号收发单元和少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA），其中FM-EDFA采用少模隔离型波分复用器（FM-IWDM）构建。三模（LP₀₁、LP_11a和LP_11b）放大传输实验表明，相对于无FM-EDFA的MDM系统，各信道的接收机灵敏度（以10^-2误码率为参考）分别劣化0.55 dB、1.47 dB和0.99 dB。研究了两模（LP₀₁和LP_11b）放大情形下模式增益差（DMG）对信道灵敏度均衡性的影响，结果显示两者无明显的依赖关系。所得结论可为双偏振（DP）信号的MDM放大传输研究提供参考。

空分复用技术是大幅提高单根光纤数据传输容量的重要技术之一。对于长距离模分复用传输系统而言，少模掺铒光纤放大器是补偿光纤传输损耗必不可少的器件。因此，在少模掺铒光纤支持的所有模式中获得均衡增益至关重要，高差分模态增益会降低系统的传输性能。本文通过改进的化学气相沉积技术制备了18 μm/124 μm少模掺铒光纤，实验演示了基于该光纤的两模掺铒光纤放大器。当使用LP_11b模式泵浦时，该放大器所支持的LP₀₁和LP_11a模式可以在1535~1560 nm波段获得19.4 dB以上的增益，差分模态增益最大为0.66 dB。

为了研制面向卫星激光通信的小型化抗辐照掺铒光纤放大器(EDFA), 介绍了掺铒光纤(EDF)在辐照环境下的失效机理, 研究了不同掺铒浓度EDF的辐照性能, 对比了不同材料复合屏蔽结构的抗幅照性能, 最终实现了一种尺寸为60 mm×60 mm×15 mm、输出功率超过23 dBm和在20 krad(SI)辐照剂量下输出功率波动幅度低于0.1 dB的高性能小型化抗辐照EDFA。

提出一种少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA）仿真方法，通过引入泵浦相关的等效掺铒浓度参数来拟合双向泵浦实验数据，并用VPI软件高效仿真FM-EDFA的级联传输性能。采用光隔离波分复用器（IWDM）开展了LP₀₁和LP₁₁两模双向泵浦放大实验，验证了上述仿真方法的可行性。通过优化前后向泵浦功率的比例，设计了一款模式增益约为11 dB的均衡FM-EDFA；仿真结果表明，该FM-EDFA循环传输10次后的差模增益和光信噪比分别为0.56 dB和27 dB，大于32 GBaud DP-32QAM模分复用信号传输系统纠后无误码所要求的光信噪比阈值。

为实现少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA）的线偏振（LP）模态控制，采用多物理场仿真软件研究了椭圆芯光纤中的模场分布及其有效折射率随椭圆参数（纤芯的长短轴之比）的演化。当椭圆参数大于1.050时，TM₀₁和HE_21o、TE₀₁和HE_21e分别演化为LP₁₁奇模和偶模，奇偶模的有效折射率差大于10^-4，模式串扰可以忽略。用LP模的叠加形式近似表达椭圆芯光纤中的模场，比较了椭圆芯有源光纤中LP近似模场与精确模场的增益计算误差。当椭圆参数小于1.250时，采用LP近似模场计算的三模增益误差小于0.5 dB。研究结果表明，采用LP近似模场分析方法可大大降低椭圆芯FM-EDFA的设计复杂性。

利用少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA）的差模增益可调性，可实现模式增益均衡、补偿链路模式相关损耗，能够大大提高模分复用系统的组网灵活性。制作少模隔离器和波分复用器一体化光纤器件（FM-IWDM），并将其用于构建全光纤型FM-EDFA。采用中心波长为1480 nm的泵浦光源开展同向和双向泵浦光放大实验，保持泵浦总功率为200 mW，通过调节泵浦功率比例，分别获得2.6 dB和4.8 dB的最大可调差模增益。

少模掺铒光纤放大器(FM-EDFA)是长距离模分复用(MDM)光纤通信系统中必不可少的中继器件,其模间增益差(DMG)直接影响系统的通信质量。为实现FM-EDFA中不同模式的增益均衡,在包层泵浦条件下,提出了一种支持4模式组的铒离子分层掺杂环芯光纤,且无需考虑泵浦模式。对环芯光纤进行了设计,通过控制纤芯中心凹陷和外部凹槽折射率引起的模式分布变化,结合合理设计的铒离子掺杂半径及浓度来减小DMG。结果表明,当铒离子在环芯内分双层掺杂时,最大 DMG从0.8 dB(单层均匀掺杂)降低至0.44 dB(环芯双层)。在全C波段(1530~1565 nm)中,4模式组增益超过22 dB,最大DMG低于0.45 dB,噪声系数小于5.3 dB。包层泵浦结构有利于实现FM-EDFA的全光纤连接,易于与MDM通信系统集成,并发挥掺铒光纤放大器的全光补偿优势。