微弱信号的探测一直是激光雷达和激光通信等领域的难点。对微弱光信号进行放大,是提高系统作用距离和灵敏度的有效手段。在各种光放大技术中,以光纤为增益介质的基于受激布里渊散射(SBS)效应的光放大技术具备增益高、频率选择性好、系统可靠性强的优点,在光放大领域有重要的应用价值。本文研究光纤布里渊放大参数(包括抽运光功率、信号光脉宽、光纤长度等)对SBS放大率和信噪比的影响规律,优化参数,以实现高增益、高信噪比的微弱回波信号放大。首先建立了含噪声、用于数值研究的光纤中布里渊放大特性数学模型。利用此数值模型对单模光纤中的SBS过程进行数值模拟,通过单独改变抽运光功率、信号光功率及脉宽、光纤长度等参数,得出不同条件下放大率和信噪比的变化情况。研究表明:信号放大率随抽运光功率增加而提高,随信号光脉宽增加而提高,随信号光功率增加而下降;信噪比随抽运光功率增加而下降,随信号光脉宽增加而提高,随信号光功率增加而提高。实验上,本文首先开展了非散射信号的布里渊放大实验研究。采用连续抽运光放大脉冲信号光,以不同单模光纤作为SBS介质,改变实验中抽运光、信号光、光纤参数,研究其对单模光纤中SBS放大率和信噪比的影响。实验对0.43μW信号光实现了107放大,信噪比为11dB。实验研究与理论研究的放大率和信噪比的变化规律基本相符,确定了在弱抽运光功率情况下使用细芯径光纤,强抽运光功率下使用普通单模光纤的实验方法。在此基础上,开展了散射信号的布里渊放大实验研究,获得了抽运光功率、信号光脉宽和光纤长度、芯径对放大率和信噪比的影响规律。通过参数优化,对0.43μW信号实现了106放大,信噪比为10dB,实现了微弱光信号的高增益放大,放大后的信号满足最低信号可分辨条件。散射信号放大特性与光纤内部微弱信号放大特性的对比表明,放大率和信噪比均有所下降,说明退偏效应对SBS过程有一定影响,主要降低了放大率和信噪比。