因特网等新兴通讯方式正改变着世界的每一个角落，也对光纤通讯系统的性能提出了越来越高的要求，掺Er³⁺光纤放大器（EDFA）、C波段（1530nm-1560nm）密集波分复用系统（DWDM）的成熟应用极大的拓展了光纤通讯系统的传输容量。目前，全波光纤（又称无水峰光纤）已研制成功，因此研制能工作在EDFA放大窗口以外的光纤放大器，尤其是S波段（1450nm-1480nm）、S+波段（1480nm-1510nm）具有十分重要的意义和紧迫性，也使对光纤放大器进行优化设计、寻找新的泵浦方式、拓展放大器带宽，研制能工作在新的传输窗口的放大器成为研究的热点。 光纤通讯的飞速发展使工作在1500nm波段的光纤器件性能大大提高，价格大大降低，这也为工作在这一波段的光纤传感器件与系统奠定了基础，Er³⁺的辐射谱覆盖了1520-1610nm区域，因此低成本的掺Er³⁺光纤（EDF）的放大自发辐射（ASE）光源以功率高、波长覆盖范围广、无偏振等优点特别适合用于1500nm波段光纤传感系统，尤其是作为一些气体传感系统的光源。 因此，研究稀土掺杂光纤中的光的发射与放大过程对提高光纤放大器和光纤传感系统的性能有十分重要的意义。 本论文详细给出了Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺等稀土离子的光谱特性，在仔细研究这些光谱特性的基础上，提出了Tm³⁺、Yb³⁺共掺谐振腔增强型S波段光纤放大器，以数率方程与传输方程为工具，考虑到稀土离子间的能量转移因素，建立了它的理论模型。并研究了Yb³⁺对Tm³⁺的敏化特性，Er³⁺、Tm³⁺共掺S+C波段光纤放大器的特性。主要研究内容如下： 一、论文开创性的提出了谐振腔增强型光纤放大器。 如果A稀土离子的发射光谱与B稀土离子的吸收光谱相重叠，通过A、B两种稀土离子在光纤中共掺，并构建谐振波长在重叠区域内任意波长的谐振腔，A离子与谐振腔组成一个特定波长的光纤激光器，当A离子受到泵浦时，谐振腔内将产生适合泵浦B离子的激光，通过这种结构可以将容易得到可用于泵浦A离子的泵浦光转化成能泵浦放大器工作物质，即乙离子所需的泵浦光。 以S波段掺铥(Tm³⁺)氟化物光纤放大器（TDFA）为例，在掺铥光纤（TDF）中共掺