光纤参量放大器(FOPAs)是基于三阶极化率χ( 3)的非线性效应而制成的光器件,它需要一个或二个泵浦光作为泵浦源,泵浦波长位于零色散波长附近,并且还要使得相位匹配条件得以满足。它的优点主要是宽带宽,高增益,能工作于任意波长,产生闲频带(利于波长转换),高速光信号处理等。本文主要从光参量放大器的参量增益、增益饱和、光参量增益谱的改善以及非简并光参量放大中简并四波混频的抑制等问题进行深入的理论和实验研究,具体内容如下:(1)研究了光纤放大器的基本理论。从Maxwell方程组出发,推导出了描述光纤参量放大中光波演变情况的非线性薛定谔方程。(2)研究了光参量增益系数。从小信号理论模型中,得出参量增益系数的表达式,并分别从单泵浦和双泵浦两方面讨论了参量增益系数的最大值和增益带宽,得到的结论是:增益系数的最大值和增益带宽与输入的泵浦光以及信号光波长和它们的功率相关。(3)研究了光参量放大器的饱和增益特性。本文主要通过用有限差分法解非线性薛定谔方程来研究双泵浦光参量放大的饱和增益特性,得出的结论是:相同条件下,双泵浦光参量放大的饱和增益要比单泵浦的大,并且饱和增益随泵浦光功率的增大而增大,随输入信号光功率的增大而减小。(4)研究了非简并光参量放大中简并四波混频的抑制问题。由于非简并光参量放大中,两个高功率泵浦源之间会发生四波混频效应,从而削弱了信号光放大的能力。因此,本文就这一问题进行了理论上的研究,得出的结论是:通过选取合适的泵浦光波长,可以完全抑制简并四波混频效应。(5)研究了信号光的增益谱。本文首先分析了在高非线性光纤后面加上一段色散补偿光纤来改善信号光的增益谱,并且从非线性薛定谔方程组出发,得出输出信号光的解析表达式。在此基础上,本文又进一步分析了利用周期性级联色散补偿光纤的方法来改善信号光增益谱,最后发现这种新型光纤参量放大器可以用作梳状滤波器。(6)进行了基于光纤参量放大器的宽带可调波长转换的实验研究。将信号波长固定在光纤零色散波长附近,将强信号光作为泵浦源,当连续可调激光器的波长往长波方向调节时,新生成的闲频光波长就可连续地往短波方向调节。