随着互联网业务和数字通信的快速增长，光通信网络的容量需求不断的扩大。高速的、大容量的现代光通信系统需要高增益、宽范围的光放大器。光纤喇曼放大器以其独特的宽带放大特性和优良的低噪声特性，成为学术界和产业界研究开发的热点，是光通信系统中最有前途的关键器件。本文对S波段光纤喇曼放大器进行了理论和实验的研究，并理论研究了自相似脉冲在光纤喇曼放大器中的演化过程。主要内容如下： 1.S波段光纤喇曼放大器的实验研究及样机的设计采用遗传算法和龙格一库塔算法对分步式和分立式光纤喇曼放大器的特性进行了优化。在一定的泵浦波长和泵浦功率下，放大器的增益平坦度随着光纤长度的增加而增加。通过优化设计，在70nm(1450-1520nm)范围内，实现增益平坦度小于0.9dB，平均开关增益为11.2dB。 2.S波段光纤喇曼放大器的实验研究利用高增益系数的色散补偿光纤作为喇曼增益光纤，采用1400nm级联喇曼光纤激光器和1420nm半导体激光器进行联合后向泵浦，在35nm(1480-1515nm)带宽内峰值增益达到了18.3dB，噪声指数为4-5dB。同时采用级联长周期光纤光栅作为增益平坦器，在相同带宽内达到士1dB的增益平坦度。平均增益为11.3dB。 3.S波段双程光纤喇曼放大器的实验研究利用光纤环镜把传统单程放大器输出端的信号反射回增益光纤进行再次放大，同时利用损耗峰位置和深度可调的应力长周期光纤光栅进行嵌入式增益平坦，在40nm(1485-1525nm)带宽内实现增益平坦度±0.8dB，峰值增益13.6dB。 双程放大器在提高增益的同时，也恶化了其噪声指数，所以，我们利用具有梳状反射谱的高非线性双折射光纤环镜作为信号反射器，达到降低放大器ASE噪声的目的。在40nm(1480-1520nm)增益带宽内取得平均噪声指数改善4.9dB，噪声指数最大降低6.2dB。同时利用剩余泵浦反射作为泵浦反馈，从而实现等效双向泵浦的双程光纤喇曼放大器，在40nm(1480-1520nm)增益带宽内达到最大增益24dB，平均噪声指数为4.3dB。 4.混合光纤喇曼放大器的实验研究混合光纤喇曼放大器是发挥各种放大器优势性能，提高放大质量的一种新的放大器发展方向。利用FRA和EDFA的互补特性，在直线型混合光纤喇曼放大器中得到在47nm(1483-1530 nm)波长范围内增益平坦度小于±1.2dB，噪声指数低于5dB。利用并列式混合光纤喇曼放大器，经过应力长周期光纤光栅进行增益平坦后，在1487-1507nm和1520-1550nm波长范围内实现士2 dB的增益平坦度。峰值增益为19.3dB。利用高双折射光纤环镜作为信号反射器，在相同带宽内实现噪声指数低于6dB。 5.自相似脉冲在光纤喇曼放大器中演化的理论研究自相似抛物脉冲解是非线性薛定谔方程的一个特殊渐近解。其解决了在光纤中传输时脉冲能量受限和波分裂的问题，对于高功率超短脉冲输出等研究领域具有非常重要的应用前景。本文在自相似传输的理论基础上，模拟了高斯脉冲在光纤喇曼放大器中演化成自相似脉冲的趋势和速度，其自相似特征距离随着输入脉冲宽度的增加而增加，随着输入脉冲能量的增加而减小。另外，通过提高光纤非线性系数和色散系数，很大程度上提高了脉冲在光纤喇曼放大器中演化成自相似脉冲的效率。 6.自相似脉冲在光子带隙光纤中的压缩的理论研究光脉冲在光纤喇曼放大器中演化成自相似脉冲的同时能量被放大，但是脉宽也在增大，要得到高能量的短脉冲则需要对脉冲进行压缩。本文研究了自相似脉冲在负色散光子带隙光纤中的压缩过程。由于光纤群速度色散的存在，调整了脉冲中不同的频率成分的传输速度，使脉冲压缩至极限脉冲，其脉冲宽度随入射脉冲的宽度的增加而减小，相应的光子带隙光纤的长度随之增加。我们可以通过选择高非线性的光纤作为增益光纤，增加泵浦功率来提高增益系数及增加放大器的光纤长度等手段来得到理想的超短脉冲。