随着通信网络的高速发展,信息的爆炸式增长将使应用掺铒光纤放大器(erbium doped fiber amplifier,EDFA)下的光纤通信系统面临系统容量和传输带宽需进一步提高的难题。在此背景下,拉曼光纤放大器(Raman fiber amplifier,RFA)因其超宽的增益带宽特性从而成为光纤通信系统的一个潜在解决方案。然而,RFA的增益谱只在很窄的波长范围内是平坦的,因此,拉曼增益谱需要进一步的平坦化。本文的主要研究目的是分别从分布式RFA的多波长泵浦法和分立式RFA的新型光纤法对拉曼光纤放大器的增益谱平坦化问题进行深入的研究,同时,分析泵浦、信号参数的改变对增益平坦度的影响。首先,根据经典电磁理论,从Maxwell方程出发,推导出RFA的理论模型,依据增益谱平坦化问题所考虑的物理过程,将模型简化,为后续拉曼光纤放大系统的数值仿真提供理论依据。其次,以上述理论模型为基础,对拉曼光纤放大系统进行了数值仿真,着重讨论了泵浦源个数(单波、3波、6波)、泵浦源之间相互作用、光纤参数(光纤长度、光纤有效纤芯面积)以及信号源带宽对增益平坦度的影响,并采用多波长泵浦法结合遗传算法优化了3波(C波段)、6波(C+L波段)下的泵浦波长和功率,分别得到了3波(1408nm、1439nm、1473nm)、6波(1418nm、1437nm、1447nm、1470nm、1494nm、1509nm)后向泵浦下,拉曼净增益谱的平坦度分别为0.50d B、0.94d B的结果。最后,采用新型光纤法,通过对新型光子晶体光纤的结构进行优化设计,使得只需单个泵浦源就能实现拉曼增益谱的平坦度小于1d B的目标,同时,通过分析光子晶体光纤的色散特性,研究将其应用于补偿长距离传输DWDM系统的色散的可能性