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随着数字化时代的到来，数据通信量与日剧增，这使得超大容量成为光纤通信系统发展的必然趋势。为了增加通信容量，S波段光纤有源器件的研制越来越受到人们的关注。W型掺铒光纤具有内包层折射率凹陷的结构，能够使长波长基模的传输截止，从而使铒离子的增益区移向S波段，实现各种S波段的有源器件。在国家自然科学基金项目“Er/Yb共掺W型光纤及S波段光子器件研究”(60677014)的支持下，本论文主要在以下三个方面进行了研究：
1．基于W型掺铒光纤的S波段超荧光光源的理论与实验研究建立S波段超荧光光源的理论模型，利用Comsol和Matlab软件对模型中参数进行了计算，并对光源进行数值模拟和优化。W型掺铒光纤的性能是对弯曲损耗极为敏感，研究了在光纤圈弯曲半径分别是12cm、9cm、7cm、5cm时，各种结构超荧光光源的输出光谱及弯曲损耗对光谱的影响。然后讨论了泵浦光功率、光纤环镜的反射率对超荧光光源输出特性的影响。
利用双程后向结构对S波段超荧光光源进行了实验研究。在光纤圈直径为13cm时，通过微调，得到超荧光光源的输出功率为10mW，光谱宽度为17.2nm，光源的平均波长为1499.1nm。
2．基于W型掺铒光纤的S波段掺铒光纤放大器的理论与实验研究从速率方程和传输方程出发，建立S波段掺铒光纤放大器的理论模型，利用数值计算方法研究了S波段掺铒光纤放大器的输出特性。研究了W型光纤的弯曲半径、光纤长度、泵浦功率、入射信号功率、泵浦方式对S波段掺铒光纤放大器性能的影响。在理论上证明了两级部分双程结构，可以在增益和噪声系数之间达到较好的平衡。
鉴于部分双程结构放大器的优良性能，采用国产W型掺铒光纤对部分双程结构掺铒光纤放大器进行了实验研究，得到的放大器在1501nm处有最大增益32.8dB，增益大于20dB以上的带宽有34nm(1486～1520nm)。信号在1486nm～1520nm之间的噪声系数为6.0dB～11.8dB。
3．基于W型掺铒光纤的S波段可调谐线形腔光纤激光器的实验研究我们利用自己研制的国产W型掺铒光纤对S波段可调谐光纤激光器进行了实验研究，得到了阈值功率为84.92mW，可调谐范围为35nm(1484.88nm～1519.17nm)，最大输出功率为3.17mW，斜率效率为1.63％的S波段光纤激光器。