光学双稳态是在激光发明15年以后引起人们重视的一种新的非线性光学现象。它是光学领域中一个广泛的研究方向。光学双稳在光通信、光计算、光传感、以及激光强度控制和光学精密计量技术等方面都有重要应用。相对于电子器件,光学双稳器件不仅具有类似的各种功能,而且还具有许多优越特性,如抗电磁干扰、响应速度快等等。近几年来,随着光纤技术的发展,光纤光学双稳逐渐成为研究的热点。光纤器件具有小型化、稳定性好、使用寿命长、成本低等特点,这些都为光学双稳的广泛应用提供了可能。本文结合光纤器件技术的发展讨论了几种光纤非线性滤波器的滤波特性和参数影响,并提出了一种新的滤波结构。根据光学双稳的基本原理,分别研究了两种光纤器件的强度调谐型双稳特性。基于可调谐光纤激光器的频域双稳机制,改进了光调制器件,并初步设计了全光频域光纤光学双稳系统。对光纤光学双稳在激光强度稳定、频率稳定和光纤光学传感等方面的应用进行了讨论。首先,讨论了基于光纤环形谐振腔结构的双耦纤环和双Sagnac环的透过特性和参数影响,提出了一类耦合双环谐振腔的新结构,并对其在增强非线性效应方面的贡献做出了讨论。对全光纤反射式马赫—曾德尔干涉仪型滤波器(M-Z)的滤波特性和参数影响进行了分析并与传统的M-Z干涉仪进行了比较。其次,对双耦纤环和双Sagnac环的强度调谐型双稳特性,进行了分析,并且对不同参数下的双稳回线进行了研究和比较;基于可调谐光纤激光器的频域双稳机制,利用反射式光纤M-Z干涉仪作为非线性光调制器件,设计了频域光学双稳装置,并与传统M-Z干涉仪的情况进行了比较。最后,初步设计了全光频域光纤光学双稳系统。对光纤光学双稳在激光强度稳定/频率稳定和光纤光学传感方面的应用进行了探讨。分析了改进后的基于反射式光纤M-Z干涉仪的频域光学双稳装置作为激光强度稳定器所能达到的稳定程度。