掺铒光纤放大器(EDFA)对相同波长、不同频率的信号放大时，因频率响应不同导致信号失真。为了提高通信质量，介绍了一种EDFA频率响应测试方法，并编写了一套基于Python的数据处理系统。实验结果表明：该测试方法能够完成频率响应测试任务，且能够快速准确地处理数据并实现数据可视化，提高了测试效率。

基于光纤布拉格光栅对（DFBGs）的双波长线形腔光纤激光器利用偏振烧孔效应实现双波长激光稳定输出的研究颇多，但有关3 dB光纤环形镜（FLM）与光纤布拉格光栅（FBG）构成腔镜或仅FBG构成腔镜，以及DFBGs的选择对其激光输出性能［光信噪比（OSNR）、斜率效率及稳定性等］的影响的研究很少。本文实验首先在双波长线形腔掺铒光纤激光器中比较了3 dB FLM与FBG构成腔镜和仅FBG构成腔镜的双波长激光的输出性能，结果表明，仅FBG构成腔镜的输出性能优于3 dB FLM与FBG构成腔镜的输出。其次在仅FBG构成腔镜的线形腔中对低反射率FBG（输出镜）反射率相同与不同时的输出性能进行了对比，研究表明，低反射率FBG的反射率相同时双波长激光输出具有较高的OSNR、斜率效率和稳定性。接着改变构成腔镜的两对FBG的中心波长间隔分别为4、8、12 nm，研究表明，中心波长间隔越大输出越稳定，OSNR越高，但激光器的斜率效率有所降低。最后在室温环境下实现了两个激光波长分别为1550 nm和1562 nm、OSNR分别为50.24 dB和51.19 dB左右、中心波长变化分别小于0.030 nm和0.035 nm、输出功率波动分别小于0.061 mW和0.059 mW、3 dB带宽分别为~0.146 nm和~0.144 nm的稳定输出，该结果为线形腔双波长的更优输出。

为了解决掺铒光纤放大自发辐射宽带光源的自然输出光谱中单峰造成的窄带宽问题,采用双程、后向光源结构消除抽运光输出,同时外接未抽运掺铒光纤以展宽可用带宽,进行了理论分析和实验验证;研究了掺铒光纤长度和光纤反射镜反射系数对光源输出光谱的影响,分析了外接未抽运掺铒光纤的长度对光源带宽的优化效果。结果表明,随着掺铒光纤长度的增加,放大自发辐射光谱C波段逐渐降低,L波段逐渐抬升; 随着反射镜反射系数的增加,放大自发辐射光谱带宽提高; 此外,当抽运掺铒光纤和外接未抽运掺铒光纤的长度分别为6 m和2 m时,放大自发辐射宽带光源输出带宽为50.31 nm,和未采用外接掺铒光纤时相比,带宽增加44 nm。上述研究结果可为宽带光源的性能优化提供参考。

为了实现单波长输出，提出了一种基于单模石英-掺铒-单模石英结构混合介质光纤干涉仪（HFI）的单波长光纤激光器。基于混合介质光纤波导内的光场干涉原理及光波导理论，分析了HFI的模式干涉理论，研究了HFI内干涉光特性随中间段铒掺杂光纤（EDF）长度以及错位量的变化规律;采用熔融错位法制备HFI，优化了EDF的长度和单模光纤与EDF之间的偏移量。结果表明，最佳EDF长度为15 mm，单模光纤与EDF之间的最佳偏移量为7.9 μm;选择长度为15 mm的EDF HFI作为环形光纤激光器谐振腔的选模器件，可获得较高稳定性的单波长光纤激光器输出。这一结果对该激光器在光纤传感和光纤通信系统的应用是有帮助的。

为了研制温度稳定性满足中高精度光纤陀螺仪中超荧光光源使用要求的掺铒光纤，采用螯合物气相沉积法制备了Al-Er共掺和Al-Ge-Er共掺两种掺铒光纤。同时对两种光纤的吸收系数和本底损耗进行了测试研究，并搭建超荧光光源测试平台，对Al-Ge-Er共掺光纤的温度稳定性进行了实验验证。结果表明，在制备光纤时通入等量的铒的螯合物，Al-Er共掺光纤具有更高的吸收系数，但本底损耗较高; 两种光纤在1530 nm的吸收系数分别为35.6 dB/m和20.0 dB/m，在1200 nm的本底损耗为31.7 dB/km和6.3 dB/km; 在-45.0 ℃~70.0 ℃变温范围内，Al-Ge-Er共掺光纤的自发辐射光谱在中心波长为1560.84 nm，10.51 nm带宽的平均波长变化约为6.52×10-7 nm/℃，该光纤可满足高精度光纤陀螺的超荧光光源使用要求。该研究为掺铒光纤的研制提供了参考。

提出并搭建了一种基于单壁碳纳米管可饱和吸收体结合Sagnac环的被动调Q掺铒光纤激光器，对其输出激光特性进行实验研究。采用光沉积法制备了单壁碳纳米管可饱和吸收体，其透射率为75%。基于单壁碳纳米管的可饱和吸收特性，搭建调Q激光器，实现谐振腔Q值调节。将Sagnac环形滤波器插入光纤环形腔，Sagnac环结构产生的滤波效应可以对调Q脉冲实现精细度滤波，该激光器工作阈值为800 mW。当泵浦功率为830 mW时，激光器可实现稳定的1 530.4 nm激光输出，输出功率为12.3 mW，重复频率为210.7 kHz，对应的脉冲周期为4.76 μs，脉冲宽度为2.19 μs，其最大脉冲能量为58.37 nJ。

提出了一种基于M-Z结构的可调谐掺铒光纤随机激光器,并对随机激光输出过程、随机激光的波长可调谐输出以及随机激光的稳定性进行了实验研究。通过采用光纤熔接手段将两个2×2光纤耦合器进行熔接,构成全光纤M-Z滤波结构。实验结果表明,激光器的阈值功率为120 mW,调整可调谐衰减器改变增益损耗,实现波长可调谐输出,其中单波长输出分别为1 554.4,1 555.2和1 556.3 nm,信噪比达到31.65 dB;双波长输出分别为1 525.9,1 556.2和1 531.6,1 556.2 nm,信噪比优于21.92 dB;三波长输出分别为1 527.4,1 546.9,1 551.6和1 526.9,1 530.0,1 549.8 nm,信噪比优于20.10 dB;四波长输出为1 525.9,1 530.1,1 547.9和1 552.3 nm,信噪比优于18.95 dB;其中单波长和双波长的功率波动分别优于1.65和1.99 dB;激光器斜率效率为0.627%。

近年来，L波段扩展掺铒光纤放大器（EDFA）由于能覆盖更宽的波长范围而备受关注，但其增益水平普遍较低。本文采用1480 nm激光泵浦Er/Yb/P共掺光纤，结合双程放大和预放大技术，研制了高增益的L波段扩展EDFA。实验装置在1556~1621 nm 的65 nm范围内获得高于20 dB的增益，最大增益达48.8 dB（1566 nm），30 dB增益带宽达58 nm（1558~1616 nm），噪声系数在1580~1610 nm范围内低于5.8 dB。该研究工作有效提高了L波段扩展EDFA的增益水平，并将噪声系数控制在较低的范围，可有效提升常规光纤通信系统的传输带宽和容量。