基于光纤中四波混频效应的光纤参量放大(Fiber Optical Parametric Amplifier,FOPA)因其宽带宽、高增益、低噪声等优点引起了人们的广泛关注。微结构光纤具有可控的色散特性、无单模截止特性、高非线性特性等,把微结构光纤用于双泵浦FOPA可以在较短的光纤长度和较低的输入泵浦光功率下获得较高的增益峰值和超宽带增益带宽,从而降低损耗,使器件的结构更简单、紧凑。因此,基于微结构光纤的FOPA将在未来光通信领域具有独特的优势。本文主要从以下方面进行研究:首先,论文中分析了光纤中非线性效应、光纤参量放大过程中的四波混频原理和光波耦合模方程组。总结了微结构光纤的基本特性,用有限元仿真软件Comsol对微结构光纤模式分布进行仿真分析,得到了其色散曲线。并分别仿真分析了双泵浦和单泵浦条件下,基于四波混频的FOPA小信号增益特性。其次,研究了在考虑随机色散抖动和四阶色散系数β4时,双泵浦FOPA的增益和饱和特性,假定沿光纤的色散抖动是一个具有给定标准偏差σ和相关长度Lc的随机过程,在考虑光纤损耗的情况下,通过数值求解耦合模方程仿真分析双泵浦FOPA的增益和饱和特性随着相关长度、标准偏差和四阶色散系数的变化关系。这一研究对实际存在色散抖动的双泵浦FOPA增益和饱和性能的研究具有重要意义。最后,研究了基于微结构光纤的FOPA。在考虑光纤损耗的条件下,分析光纤长度,输入信号光功率,输入泵浦光功率和泵浦光波长对增益带宽,平坦性和峰值增益的影响,并与基于高非线性光纤的双泵浦FOPA进行了比较。其次,分析考虑六波模型的双泵浦光纤参量放大特性,与基于四波模型的FOPA进行了比较,并使用遗传算法优化基于六波模型的FOPA的增益。进一步对基于微结构光纤的中红外波段的双泵浦FOPA增益性能进行研究,这种微结构光纤是以硫族化合物材料为背景材料,采用遗传算法优化FOPA的增益,然后研究了在不同的光纤长度、输入信号和泵浦功率下的峰值增益,带宽和平坦度。接着比较了考虑和忽略微结构光纤损耗的增益谱,并研究光纤长度和泵浦光功率对饱和增益的影响。