讨论了分时复用（TDM）抽运光纤拉曼放大器的增益平坦特性, 基于拉曼增益谱理论, 建立了光纤拉曼放大器的开关增益与光纤特性的关系表达式。通过数值模拟发现, 信号增益平坦随抽运功率组合的不同有规律地起伏变化。通过优化抽运功率组合, 实现了TDM抽运光纤拉曼放大器增益的平坦化。

基于光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程，采用数值计算的方法首次系统分析了双向多泵浦FRA系统中的偏振相关增益(PDG)特性。根据4个泵浦光源配置的不同，FRA有14种结构。首先整体分析了这14种不同FRA结构中PDG的特点；然后对其中一种结构FRA系统中PDG的特性进行了更具体的分析，包括泵浦-信号、泵浦-泵浦以及信号-信号拉曼相互作用所产生的PDG。研究结果表明，当泵浦总数目一定时，反向泵浦数目越多，其PDG均值越小；当泵浦总数目和反向泵浦数目都一定时，PDG的大小与反向泵浦光波长关系不大；双向多泵浦FRA系统中的PDG主要由泵浦-信号拉曼相互作用所产生的PDG决定。以上结果对有效降低双向多泵浦FRA系统中的PDG有重要的参考价值。

基于光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程，采用数值计算的方法系统研究了反向多抽运FRA中的偏振相关增益（PDG），其中包括FRA系统中由所有光波拉曼相互作用所产生的PDG、由抽运信号拉曼相互作用所产生的PDG、由抽运抽运拉曼相互作用所产生的PDG以及由信号信号拉曼相互作用所产生的PDG。研究结果表明，相比于单抽运FRA系统，多抽运FRA系统不仅可以获得较平坦的拉曼增益谱而且可以使整个增益带宽内的PDG较均匀。此研究不仅可以有效地估计反向多抽运FRA系统中分别由抽运信号、抽运抽运、信号信号之间拉曼相互作用所产生的PDG，而且对有效降低FRA系统中的PDG提供重要的参考价值。

为全面分析同向抽运光纤拉曼放大器的阈值特性，基于耦合微分方程，采用龙格库塔算法，数值模拟同向抽运光纤拉曼放大器中信号光功率沿光纤的演变过程，在此基础上根据实际情况推导出同向抽运光纤拉曼放大器的阈值公式。然后，数值计算各个参数对同向抽运光纤拉曼放大器阈值特性的影响，结果表明，初始信号光功率、光纤有效长度、拉曼增益系数、抽运光和信号光频率比值增加，阈值减小；光纤有效面积越大，阈值越大。

研究了影响干涉型光纤水听器远程无中继传输系统性能的各种噪声，分析了分布式拉曼光纤放大（DFRA）与掺铒光纤放大（EDFA）混合放大方案对光放大相位噪声抑制的效果，并通过实验得到了与仿真分析一致的结果。研究了相位产生载波（PGC）调制解调对相干双重瑞利散射（DRS）噪声的抑制原理，并对不同距离的DRS噪声抑制效果进行了讨论。远程实验结果表明，PGC技术可使相干DRS噪声降低19 dB，混合放大可使光放大噪声降低7.2 dB。经噪声综合抑制后，100 km传输系统的相位噪声降至-113.2 dB(即2.2 μrad/Hz1/2)，与短程系统噪声基本相当；200 km传输后噪声降至-104 dB(即6.3 μrad/Hz1/2)，相比短程系统增加的部分主要为残留的DRS噪声。

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。

随着大功率半导体抽运技术和新型光纤结构的发展，高功率光纤拉曼激光器逐渐成为研究的热点。从锗硅单包层光纤、双包层光纤以及光子晶体光纤拉曼激光器的物理模型入手，介绍了高功率光纤拉曼激光器的基本理论，指出了它们各自的优缺点和最新的研究进展。论述了当前窄线宽光纤拉曼放大器的最新进展、存在的技术难点以及解决方法。展望了光纤拉曼激光技术在高功率激光器方面的发展前景。

报道了一台实现了双纵模窄线宽激光输出的光纤拉曼放大器。利用中心波长1 079.7 nm的双纵模窄线宽种子激光器获得了频率间隔1.4 GHz、功率比约3∶1的双纵模输出，各纵模的线宽约为10 MHz；再利用1 031 nm泵浦光对双纵模种子光进行拉曼放大，实现了1.07 W双纵模激光输出。拉曼放大过程中，两个纵模的线宽、频率间隔及功率比保持得很好。

高功率单频光纤拉曼放大器（SF-FRA）的输出功率往往会由于受激布里渊散射（SBS）的出现而受到限制。从SF-FRA中SBS因素限制下的强度耦合方程组出发，讨论了SBS因素对不同拉曼增益光纤长度的SF-FRA输出功率的限制作用，比较了不同的应力场施加方案对SBS抑制效果的影响，提出了优化后的应力分布施加方案。数值模拟结果表明，在拉曼增益光纤中引入应力梯度分布，可使得SBS的增益谱变宽，增益系数降低，进而实现对SBS的抑制；在光纤对应力的承受范围内，所施加的应力的位置、份数、每段光纤上的应力大小、应力施加均匀性等对放大器性能都有较大影响；采取优化后的应力施加方案，可将SF-FRA的输出功率提高近一倍。数值模拟结果为实验研究高功率SF-FRA中SBS的抑制提供了理论指导。

四波混频作为一种噪声广泛存在于各种光放大器中, 论文将对TDM泵浦方式的拉曼放大器的四波混频噪声进行分析和仿真, 最后提出改善四波混频噪声的方法。