为了进一步提升光纤激光器的输出功率, 采用大模场面积掺铥光纤来抑制非线性效应, 利用非均匀布喇格掺铥光纤结构, 通过优化参量, 在满足单模传输条件下获得模场面积为719μm2的大模场面积光纤。基于此光纤建立了793nm波长抽运下大模场掺铥光纤放大器理论模型。由于大模场面积光纤能降低光功率密度, 抑制Stokes光功率, 因此该种光纤放大器在高抽运功率下相比普通单模光纤放大器能够得到更大的输出功率。结果表明, 当抽运光功率为100W时, 所设计大模场面积光纤与普通单模光纤相比, 转换效率提高5%, 达到40%, 输出功率达到41.01W。以上研究对于实际掺铥光纤放大器的设计有重要应用价值。

通过对普适于不同内包层边界条件下的热传导方程进行推导和求解, 得到了不同内包层形状的双包层增益光纤所对应的掺铥光纤放大器的三维热分布。计算结果表明, 双包层光纤不同内包层形状可导致纤芯处的温度差高达107 K。同时, 信号光与泵浦光功率的比值决定了温度最高点和熔接点的距离, 在泵浦光功率为100 W、信号光功率为10 mW的情况下, 两者之间的距离可达30 cm。通过分析不同内包层形状的双包层光纤的径向与轴向的热分布情况发现, 相较于其他内包层形状的双包层光纤, 偏芯型双包层掺铥光纤因其具有较低的最高温度、较高的泵浦效率和高斯型横截面热分布而较适用于掺铥光纤放大器。

近年来随着对单频光纤激光器和放大器研究的不断深入，得到了越来越高的输出功率，由于单频光纤激光器、放大器的输出功率在很大程度上受限于受激布里渊散射(SBS)效应，故需要研究SBS 效应的影响因素和抑制方法。利用铥离子(Tm3+)的速率方程和SBS 效应下双包层光纤放大器的速率方程，建立了单频光纤放大器的理论模型，计算得到了掺铥光纤放大器的能量分布和输出功率，并讨论了光纤长度、抽运功率、Tm3+掺杂浓度、增益光纤内温度分布等因素对单频光纤放大器中SBS 效应和输出功率的影响，总结了在提高放大器输出功率的同时有效抑制SBS 效应的方法。自行搭建了全光纤掺铥光纤种子光源及放大器，高稳定性的全光纤掺铥激光种子光的中心波长为1941 nm，信噪比约为60 dB。当掺铥放大器的抽运功率达到2.15 W 时，激光的输出功率可以达到0.766 W。

首次报道了中心波长为1958 nm的增益开关锁模铥/钬共掺光纤激光器, 增益开光脉冲包络和锁模次脉冲的重复频率分别为20 kHz和14.8 MHz。将此增益开关锁模光纤激光作为种子源, 在掺铥光纤放大器中产生了平坦的超连续谱光源。超连续谱的最大输出功率为2.17 W, 其长波长边已扩展到2750 nm, 10 dB带宽约为640 nm(光谱范围1953~2593 nm)。

文章介绍了掺铥光纤放大器(TDFA)和增益位移掺铥光纤放大器(GS-TDFA)的基本工作原理。分析了不同的泵浦波长选择。随后，作者提出了一种使用半导体激光器泵浦两级高掺杂掺铥光纤的增益位移放大器方案。采用此方案的光纤放大器在30 nm工作带宽上光增益大于20 dB，饱和输出功率大于17 dBm，噪声指数为5.9~6.2 dB。

对目前实现1.55μm窗口宽带/超宽带放大的各种方案进行综述和分析,讨论了各类光纤放大器应用中涉及的关键问题并指出各自的优缺点,提出了对宽带、超宽带光纤放大器发展趋势的理解。

从稳态条件铥离子(Tm3+)粒子速率方程出发,进行合理的近似,得出掺铥光纤放大器(TDFA)增益的解析表达式.计算了三种不同参数的TDFA的增益,解析解与实验数据及数值求解结果比较显示,一致性相当好.

从掺铥光纤放大器的速率方程组和光传输方程出发，引入光场与掺杂分布的重叠因子，利用数值法分别模拟计算了光纤掺杂浓度、长度和抽运功率等参数对放大器增益的影响，并计算了一定掺杂浓度和抽运功率下的最佳光纤长度及其对应的增益，分析了该类放大器增益随输入信号功率的变化关系，并计算了其功率转换效率。

介绍了用于WDM系统的S-波段光纤放大器的两种实现方案:掺铥光纤放大器和拉曼光纤放大器.并对其原理、特点、性能、研究现状及存在的难点进行了详细的论述和分析.