随着光传感、光通信技术的发展,高功率、高稳定性、宽带宽的光源越来越重要。带宽较宽且平坦的光源在光通信中起着重要作用,中心波长比较稳定的超宽带光源在光纤陀螺仪中有着重要的应用。由于掺杂光纤光源具有发射谱稳定、带宽较宽、功率较高、成本低、方便与光纤通信系统耦合等一系列优点而引起科学家广泛研究,因此基于掺杂光纤的宽带光源在光电子器件应用中有广阔的前景。本文主要研究基于掺杂光纤的宽带光源。通过研究部分稀土元素和过渡金属元素的发光性质,我们提出Nd³⁺-Er³⁺-Tm³⁺共掺、Bi³⁺-Bi²⁺-Bi⁺-Ti³⁺共掺、掺Pr³⁺光纤系统并对其进行了理论建模,通过使用MATLAB编程求解数学模型,获得了超宽放大的自发辐射谱,并在此基础上分析了影响发射谱功率的因素。论文的主要工作可分为以下三部分。第一部分主要研究多种稀土元素掺杂的光源。根据对稀土元素的深入研究,选取了分别在原始波段（O带）、常规波段（C带）和短波长波段（S带）等通信波段有发射谱的钕元素、铒元素和铥元素,利用它们共掺达到覆盖多个通信波段的发射谱。由实验数据计算其在硅酸盐里吸收和发射截面系数。在分析讨论稀土元素之间的能量转移及交叉驰豫过程的基础上对Nd³⁺-Er³⁺-Tm³⁺多掺杂系统建立数学模型。使用MATLAB求解数学模型,得到系统的输出结果并对影响自发辐射谱的因素进行了讨论。第二部分工作主要集中在对金属元素铋（Bi）和钛（Ti）的研究。800nm泵浦光激发下,Bi离子于1200-1600nm近红外波段有发射谱。覆盖了O、S、E到C以及L多个通信窗口。此外在280nm波长的光泵浦下,铋离子能够发射蓝绿、橙、红等颜色的荧光。钛在波长761nm处也有3dB带宽180nm的发射谱,因此可以利用铋和钛共掺来实现可见光及通信波段的光源。文中详细列出铋及钛的能级跃迁图,由实验得到它们在硅酸盐中的发射谱,由McCumber理论算得铋及钛在硅酸盐中的发射以及吸收截面系数。对Bi³⁺-Bi²⁺-Bi⁺-Ti³⁺共掺光纤建立数学模型来研究它的ASE性质。第三部分,考虑到元素共掺实现的复杂性,我们选择在近红外波段有较宽发射谱的Pr³⁺元素,通过实验发现,一定掺镨浓度的硅酸盐玻璃在450nm的光激发下,在1350-1650nm的近红外波段出现连续发射谱,覆盖E、S到C和L波段。分析其在450nm光泵浦下的能级跃迁原理,并由实验数据计算出其发射吸收截面系数。在此基础上,我们对掺Pr³⁺光纤建立数学模型来研究它放大的自发辐射超荧光