为了解决光纤传输的信号衰减和容量限制的问题, 利用改进的化学气相沉积(MCVD)法制备了硫化铅(PbS)掺杂环形芯光纤, 并且搭建反向泵浦光放大实验装置实现了在C波段的宽带放大, 为后续利用PbS掺杂光纤实现少模光纤放大器提供了可能性。实验结果表明: 随着泵浦功率的增加, 样品光纤在C波段的开关增益增大; 而随着信号功率的增大, 开关增益减小; 当泵浦功率为750 mW、信号光功率为0.003 nW时, 样品光纤在C波段的开关增益为8 dB左右。

为提高拉曼光纤放大器(RFA)的放大带宽和光纤通信系统的传输容量，利用4个不同波长的泵浦设计了带宽为100 nm的宽带RFA。在对拉曼耦合波微分方程数值求解的同时，结合粒子群优化算法优化了4个泵浦的波长及功率，得到了3组平均开关增益分别为18.690 9、19.638 7和21.764 1 dB，所对应的增益平坦度分别为0.879 7、0.914 4和0.945 2 dB的优化结果。基于3组优化后的泵浦功率和泵浦波长，对粒子群优化算法的边界条件进行改进，进一步提升了RFA的性能，也使算法的性能得到改善。最终实现了增益为22.480 4 dB、增益平坦度为0.696 3 dB的宽带RFA。同时，对算法中的惯性权重和学习因子等参数进行了适当的调整，用来分析对比不同参数选择时优化结果如何变化，分析对比的结果为算法参数的选择提供了参考。

为了对分布式宽带光纤拉曼放大器增益平坦度改善方法的研究，采用受激拉曼散射功率耦合方程，建立了抽运、信号相互作用的数学模型，在此基础上对C+L波段信号开关增益进行了数值仿真，分析了影响增益平坦度的主要因素，并通过合理配置抽运激光功率，使得C+L增益平坦度获得了极大的改善，改善后增益平坦度小于1 dB，计算结果表明，合理的激光功率配置对于改善宽带光纤拉曼放大器增益平坦度是一种简单而十分有效的方法。

为了对后向抽运分布式宽带光纤喇曼放大器的特性进行实验研究，采用多波长1426nm，1440nm，1460nm，1475nm和1495nm的半导体激光器作为抽运源，实现了C+L波段近80nm带宽的信号光放大，获得了比较好的平坦增益、偏振相关增益，系统平均开关增益为10.7dB，增益平坦度为1.5dB,最大噪声指数为-1.96dB，偏振相关增益小于0.4dB。结果表明，光纤喇曼放大器的抽运源波长、功率选择比较合理，系统所有技术指标均满足光纤通信使用要求。这一结果将对通信产业化发展有着重要的指导作用。

为了研究分布式光纤喇曼放大器研制过程关键技术,采用数值分析与实验相结合的方法,从理论上分析了受激喇曼散射耦合方程组,并对抽运光、信号光之间相互作用过程进行数值模拟,选择了满足增益要求的抽运源数目、波长和功率参量。实验上通过调节抽运功率配置,得到了C+L波段信号净开关增益大于10dB,平坦度小于1.6dB,偏振相关增益小于0.4dB,偏振模色散小于0.16ps。实验结果表明,本系统选择的抽运源参量完全满足喇曼增益设计要求,系统技术指标达到通信使用标准。

研究了1 064 nm波长双向泵浦的掺铥石英光纤放大器(TDSFA),测量了信号开关增益随泵浦功率和信号波长的变化情况.在最大入纤功率1 400 mW泵浦下,放大器在1 485～1 517 nm的较宽范围内具有放大能力,最大增益3.76 dB.分析表明,弱的基态吸收和强的激发态吸收限制了放大器增益的进一步提高,表明上转换泵浦的TDSFA是可行的.

在分析拉曼光纤放大器(RFA)原理的基础上,采用遗传算法对5波长后向泵浦拉曼光纤放大器的波长和功率进行了优化设计.实验采用位于5个波长处的7个泵浦激光器和100.8 km的色散位移光纤,实现了带宽为90 nm、开关增益为15.55 dB、增益平坦度为0.87 dB的拉曼放大,其平均有效噪声系数为-3.5 dB,与理论分析结果一致.

实验研究了1425 nm和1453 nm双波长反向抽运50 km单模光纤的分布式光纤拉曼放大器(RFA)。利用改进的时域消光法测量了放大器的输出特性和光学信噪比(OSNR)随开关增益的变化关系。在C波段(1530～1564 nm)内,测得放大器的开关增益约为13 dB,增益不平坦度小于±0.6 dB,相对于双瑞利散射(DRS)噪声的光学信噪比为45 dB,总的光学信噪比为39 dB。同时还测量了信号光经过二级级联分布式光纤放大器传输后的特性,结果表明,与一级光纤拉曼放大器结构相比,二级放大器的开关增益和不平坦度都增大了一倍,而输出的光学信噪比减小了约2 dB。

采用数值计算的方法,对影响正向抽运喇曼光纤放大器(RFA)开关增益的几个因素--喇曼增益系数、抽运光功率、光纤长度、光纤损耗、有效纤芯面积等参数与正向抽运喇曼光纤放大器开关增益的关系进行了分析研究,并把数值分析的结果和小信号的解析结果进行了比较,然后在此基础上提出了有效提高正向抽运喇曼光纤放大器开关增益的几种方法.

基于小信号开关增益原理,采用抽运光-探测波法,利用SLD(超辐射激光二极管)作为宽带小信号探测光源,快速测量出了标准单模光纤(G.652)的频移为0.5～20 THz内的喇曼增益系数,测量结果和文献中已有的值基本吻合,所测得的光纤喇曼增益系数可用于光纤喇曼放大器的理论和实验研究,该方法同样可以对其他类型光纤的喇曼增益系数进行测量.