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)。

空分复用、高阶调制、数字相干接收和数字信号处理等关键技术研究是确保光纤传输系统实现超大容量、超高速率、超长距离传输的必要条件。其中,空分复用技术是实现拍比特传输的关键技术,是近年来的研究热点。系统综述了空分复用多芯放大器,包括多芯掺铒光纤放大器、多芯少模掺铒光纤放大器、多芯铒镱共掺光纤放大器、多芯拉曼放大器、多芯遥泵放大器及多芯混合放大器的研究进展,并对未来多芯放大器的技术发展进行展望。

针对单频激光在放大过程中线宽展宽的问题, 对1 550 nm单频铒镱共掺光纤放大器(EYDFA)中种子光功率和温度对输出线宽的影响进行了实验研究。实验对比了不同种子光功率、增益光纤温度下, 放大后线宽的变化情况。实验结果表明, 获得相同输出功率时, 提高的种子光功率会增加输出信噪比(SNR), 并降低放大后线宽展宽的程度。当种子光功率确定时, 增益光纤温度也会影响输出线宽。在相同泵浦功率下, 增益光纤温度上升会提高放大器的效率和增加受激自发辐射(ASE)强度, 但会使输出线宽的展宽增加。同时, 分析了种子光功率和温度影响EYDFA输出线宽的原因, 认为ASE是影响线宽展宽特性的原因之一。

放大自发辐射（ASE）是限制铒镱共掺光纤激光器和放大器功率提升的重要因素。通过数值计算，对单模铒镱共掺光纤放大器中的ASE进行仿真，重点模拟了光纤参数对ASE的影响，并进行提升输出功率方法的分析。通过改变抽运方式、抽运光波长、光纤放大器长度和掺杂离子的浓度等相关参数研究了ASE的影响因素。研究结果表明，反向镱离子波段ASE是影响信号光功率输出的主要因素，前向铒离子波段ASE则主要影响输出光的光谱特性。光纤参数的优选可以有效地抑制镱离子波段和铒离子波段的ASE，在保证光谱质量的同时提升信号光输出功率。

为了研究不同增益光纤长度下1555nm高功率光纤放大器的输出功率, 采用两级混合结构的方法, 用掺铒光纤放大器和双包层铒镱共掺光纤放大器分别作为1级预放大器和2级主放大器。掺铒光纤放大器对信号光进行预放大, 并提高放大器的信噪比; 双包层铒镱共掺光纤放大器为主放大器, 其双包层结构可以把更多的多模抽运光耦合进系统。对铒镱共掺光纤的最佳长度做了理论分析和实验验证, 在信号光功率为10mW、掺铒光纤放大器的抽运功率为318.58mW、双包层铒镱共掺光纤放大器的抽运功率为11.71W、增益光纤长度为14m时, 输出功率取得了2.11W的实验数据。在分析输出信号光谱时发现, L波段附近有放大自发辐射谱出现, 这是选择的增益光纤过长导致的。结果表明, 在光功率和信号光功率一定时, 光纤放大器有一个最佳的光纤长度。这一结果对研究光纤放大器的高功率输出是有帮助的。

基于速率方程和光传输方程，对级联双包层铒镱共掺光纤放大器（Er3+/Yb3+ co-Doped Fiber Amplifier,EYDFA）进行了研究.数值模拟计算得到级联双包层EYDFA的最佳光纤长度，以及前后向泵浦功率之比和光隔离器位置对于增益以及噪音系数的影响.通过选择合适的前后向泵浦功率之比和隔离器的位置优化级联放大器结构，其增益提高了4 dB，噪音系数降低了近3 dB.

放大自发辐射(ASE)是限制铒镱(Er-Yb)共掺光纤放大器功率提高的一个重要因素。采用数值仿真的方法，对高功率抽运Er-Yb共掺双包层光纤放大器中ASE的影响及其抑制措施进行了研究。研究结果表明,与抽运反向的Yb波段ASE是导致高功率抽运下放大器效率下降的主要原因，它的影响表现出明显的阈值特性；后向抽运方式的效率比前向抽运高且其Yb波段ASE的阈值更高；在放大器中同时输入一与抽运同向的合适波长的Yb波段信号，可以有效地抑制高功率抽运下抽运反向Yb波段ASE的产生，从而显著地提高放大器的抽运转化效率。

以60Co为辐射源, 通过地面辐射模拟实验, 对掺铒和铒镱共掺两种光纤放大器的性能变化进行了对比分析。实验结果表明, 在总剂量为40 krad的低剂量轨道辐射环境中, 信号光通过这两种光纤放大器后, 其中心波长及半宽都没有发生显著变化, 这为光纤放大器能够应用于空间光通信提供了保证; 在辐照过程中掺铒光纤放大器的增益下降3.91 dB, 而铒镱共掺光纤放大器的增益下降17.60 dB, 表明镱离子的存在使得铒镱共掺光纤放大器的抗辐射性能要明显弱于掺铒光纤放大器, 这也为不同发射功率下的空间光通信系统在选择合适类型的放大器时提供了一个有益的参考。