随着信息技术的不断发展,人们对光纤通信系统的传输距离提出了更高的要求,千公里传输系统已经成为国内外无可争辩的研究热点,其中最为重要的是如何在保证系统性能的情况下实现对传输系统中信号光的高增益。拉曼光纤大器以传输光纤本身作为增益介质,能够对光信号进行分布式的在线放大,它工作区域可以是光纤整个低损耗波段,能够极大地提高频谱的利用率,达到更高的传输系统速率。拉曼放大器具有其独特的优势,特别适合应用于超长距离传输,本文分别就拉曼放大器和千公里传输进行了研究,并提出了基于拉曼放大的千公里传输系统。本论文介绍了千公里光传输系统的背景和意义；研究并分析了拉曼放大器的结构、分类、功能和应用方式；介绍了拉曼放大器的工作原理受激拉曼散射,其中包括自发的和受激的拉曼散射以及拉曼的阈值；研究拉曼放大器的性能参数,包括增益、噪声指数和增益的平坦度；分析光纤非线性效应的的影响,泵浦与信号之间的SRS,包括泵浦与泵浦之间、泵浦与信号之间、信号与信号之间的作用,对拉曼放大器进行建模并进行仿真,研究信号及泵浦的功率、波长、纤芯有效面积、增益光纤长度、拉曼峰值增益系数等因素对增益和噪声系数的影响；并搭建双向拉曼放大的传输系统,并对其进行验证仿真。提出了多阶拉曼放大器结构,并通过仿真研究多阶拉曼放大器的性能,对比多阶拉曼放大器和传统的一阶拉曼放大器,得到二阶拉曼放大器泵浦总功率、等效噪声和增益之间的关系,选出一阶和二阶泵浦在功率上的最优搭配,即保证增益系数最大而噪声指数尽可能的小；讨论二阶泵浦对WDM信号光增益均衡的影响。介绍了千公里传输系统的关键技术：衰减克服技术；色散克服技术；信噪比和非线性克服技术；提出了两种可以利用二阶拉曼放大器实现超长距离传输的放大方案,一种具有色散补偿功能,另一种将遥泵放大技术与二阶泵浦相结合,综合着两种技术方案,得到最终的千公里传输系统,该系统利用超低损耗光纤SMF-28ULL,传输过程中经过前向拉曼、ROPA+二阶泵浦和二次二阶拉曼放大,实现分布式的级联放大,达到千公里传输,仿真结果显示其误码率低于10-8,且证明该系统的方案是可行的。