放大器的增益谱平坦性是波分复用系统设计中一项十分重要的参量.本文推导了N段光纤级联实现增益谱平坦的分析理论，得到每段光纤的有效作用距离和喇曼功率增益系数的约束条件.当喇曼增益谱拟合为线性时，简化了其实现增益谱平坦的条件，并给出了两段光纤级联信号光获得增益的最优值.以纯石英光纤和掺磷石英光纤级联的模型为例，利用Matlab进行了数值分析验证，结果表明：随着第一段光纤长度的增加，信号光获得的增益先增加再减小；当第一段光纤取7.15 km时，信号光获得了5.78 dB的平均最大增益和0.45 dB的增益平坦度，并得到泵浦光功率与信号光增益呈正相关性.最后，以三段不同材料光纤级联为例，利用Matlab进行了分析验证，信号光经过放大后获得了7.74 dB的平均增益和0.57 dB的增益平坦度，证明了理论分析的可行性.该方案为增益平坦化的喇曼光纤放大器设计提供了一种新的思路.

用Stark能级分裂的变化分析了掺铝改变掺铒光纤放大器(EDFA)光谱特性的原理,并用改进型化学气相沉积法(MCVD)结合溶液浸泡掺杂法制作了采用不同掺铝比例的掺铒光纤,测试了用这几种光纤制作的放大器的自发辐射谱,得出掺铝浓度的提高使荧光谱的峰值往短波长移动,与Stark能级分裂理论分析得到的结果相一致。同时采用截断法测试了两种不同掺铝浓度的掺铒光纤的吸收谱,实验结果表明掺铒光纤中增加铝的含量将提高铒离子浓度,并提高掺铒光纤的吸收系数,减短掺铒光纤放大器中的掺铒光纤长度。高掺铝掺铒光纤放大器具有更宽更平坦的增益谱线,可以适用长距离波分复用(WDM)系统。

针对在两段掺铒光纤中插入滤波器实现宽带(～35nm)增益平坦的滤波器透过谱的设计问题,提出了一种新的迭代算法。其原理是利用放大器的均匀展宽特性和级连放大器自动增益补偿的特性。在每次迭代中,都取要求带宽内增益(分贝数)的平均值为参考轴,在增益比该轴高的波长范围内再附加一与增益谱反对称的损耗谱。而增益低于参考值的波长处则会得到自动的增益补偿。模拟计算结果表明,用该方法得到的滤波谱能使放大器的增益平坦在原放大器可能得到的最高增益水平,同时因滤波器的引入带来的噪声特性恶化也最小。