掺铋（Bi）光纤由于其超宽带近红外发光性能引起了广泛关注，然而实现U波段高效放大的高锗（Ge）掺铋光纤在国内依然尚未研制成功，这是因为在掺铋光纤中实现高掺锗是一项极具挑战的工艺难点，同时如何实现Bi向Ge相关铋活性中心高效转化也是一个难题。基于改进的化学气相沉积技术，制备了一种纤芯GeO₂摩尔分数约为42%的高锗掺铋光纤。其吸收测试结果显示，在1650 nm处出现明显的Ge相关铋活性中心的吸收峰。通过单级放大系统表征了其放大性能，在1670 nm处实现了26.3 dB的最高增益，增益效率达0.165 dB/mW。

目前基于掺铒光纤放大器（EDFA）的光纤通信骨干网络仅能有效利用C+L波段（1524~1625 nm）。在E+S波段，锗硅酸盐掺铋光纤可进一步扩展放大器的增益带宽，具有重要研究价值，但其过长的使用长度严重制约了其应用。报道了一种高吸收锗硅酸盐掺铋光纤，其使用长度得到大大缩短，同时具有高增益。基于前向泵浦结构测试了掺铋光纤的增益性能，泵浦功率和波长分别为367 mW和1310 nm，输入信号总功率为-20 dBm。结果表明，50 m长的光纤在1414~1479 nm实现了大于20 dB的增益，65 m长的光纤的增益在1450 nm处达到最大（33 dB），单位长度增益系数达0.51 dB/m。研究结果证明了锗硅酸盐掺铋光纤在WDM光纤通信网络中的实际应用潜力。

由于数据流量需求的逐年增加，现有光纤放大器的传输带宽已很难应对光纤通信系统的容量危机，实现扩展波段的光放大被认为是一种解决容量危机的有效方案。不同基质的掺铋光纤的发光范围可以覆盖大部分的传输窗口，因此具有重要的研究意义和广阔的应用前景。报道了一种基于改进的化学气相沉积技术制备的磷硅酸盐掺铋光纤，并测试了其基本参数及放大性能。该掺铋光纤在1550 nm处的背景损耗为21 dB/km，在1240 nm处的吸收系数达0.58 dB/m，非饱和损耗占比为13.6%。通过搭建单级前向泵浦结构测试了该掺铋光纤的放大性能，当输入信号功率为-15 dBm时，采用泵浦功率为460 mW的1240 nm半导体激光器进行泵浦，将光纤长度优化至140 m，实现了O+E波段（1270~1480 nm）的净增益，并在1340 nm处得到了最大增益（21.2 dB），其3 dB带宽约为55 nm（1310~1365 nm）。

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。

基于改进的化学气相沉积（MCVD）工艺，结合溶液掺杂技术，成功制备出11 µm/125 µm掺镱保偏光纤，并研究了其激光性能。该光纤的纤芯数值孔径为0.09，双折射系数值为3.0×10^-4，915 nm和976 nm处的包层吸收系数分别为2.48 dB/m和7.05 dB/m。搭建了全光纤振荡器结构测试平台，当掺镱保偏光纤长度为2.25 m、976 nm泵浦功率为57 W时，实现了最大输出功率为48.9 W、斜率效率为85.5%的激光输出，输出光谱呈洛伦兹型。

掺铒光纤放大器的出现是光纤通信领域颠覆性的技术突破，它使基于密集波分复用技术的超高速率、超大容量、超长距离光纤通信成为可能并促使其快速发展。光纤通信系统要实现长距离大容量通信必然离不开相应的光纤放大器。但是随着传输容量需求的爆发性增长，现有光纤通信系统面临巨大的扩容压力。本文系统综述了扩展增益带宽提升传输容量的研究进展，讨论了宽带放大光纤及其放大器发展所涉及的关键问题，提出了对超宽带放大光纤及其放大器发展趋势的理解，并对基于少模多芯光纤的空分复用技术研究进行了展望。

为了提升铒镱共掺光纤的抗辐照性能，以适用于远距离太空通信应用，采用改进的化学气相沉积(MCVD)方法制备了抗辐照铒镱共掺光纤。在常温下使用Co₆₀辐射源对自研铒镱共掺光纤进行剂量为300 Gy和1000 Gy、平均剂量率为0.2 Gy/s的辐照。在940 nm和1550 nm处，该光纤在300 Gy辐照剂量下的辐致吸收(RIA)分别为0.10 dB/m和0.19 dB/m，在1000 Gy辐照剂量下的RIA分别为0.46 dB/m和0.37 dB/m。搭建了铒镱共掺光纤放大器(EYDFA)进行增益测试，采用输入功率为40 mW的1550 nm信号与940 nm的泵浦源，泵浦功率为7.3 W时其辐致增益变化(RIGV)分别为0.2 dB(300 Gy)和0.7 dB(1000 Gy)。