光纤放大器在光纤通信和光纤传感中有着广泛应用,研究光纤放大器内光和微观粒子相互作用,具有重要理论意义和应用价值。本文首次将惠更斯原理用于研究掺铒光纤放大器的增益和损耗。首先,从数学上对惠更斯子波和子波包络进行了探究,根据惠更斯子波是波动方程的球面波解,由此得出惠更斯子波包络的数学实质为,波动方程不同形式解之间的变换。基于对惠更斯原理数学实质的新认识,以更加简洁的方式得出了惠更斯子波表达式,并用数学分析的方法证明了惠更斯原理。本文用自洽法得到了惠更斯子波的方向性,以及子波的振幅和位相。根据电磁波的坡印廷矢量,利用矢量分析法得到了惠更斯子波的倾斜因子。根据受激辐射光位相超前入射光π/2的观点,对铒离子的受激辐射光增益进行了研究,在光增益过程中,粒子集体受激辐射光叠加与入射光位相相同,很好的解释了光纤中的光增益和正向放大特征。考虑到光损耗等效于光增益为负的状况,得到了光纤内粒子吸收损耗的表达式。采用惠更斯子波作为基元函数,首先对自由空间中折射率不均匀的区域用微球等效,用惠更斯原理得出瑞利散射与透射光的损耗。随后,我们把上述方法推广到光纤中,分别采用折射率突变和渐变的微球,代替光纤内局部折射率不均匀的区域,得到了两种情况下的瑞利散射与透射光的损耗。