二维光学信号放大技术是通过控制光束能量流动的方式实现对弱光的放大，从而使弱光中加载的二维信息得到增强。与电学反馈系统的情况类似，光学反馈系统的信号放大环节在很大程度上决定了系统在精度、稳定性以及抗干扰能力等方面的性能。设计出适合的光学信号放大方案，是实现二维全光负反馈系统高速并行、稳定、低噪声的高质量系统输出的关键。应用于闭环反馈系统中的二维光学信号放大技术，通常需要满足系统对其在增益、时间稳定性、放大均匀性以及相位噪声等方面的要求。论文对二维全光负反馈系统的信号放大环节进行了深入的研究，从光放大方法的选择、放大光路的设计以及光放大性能的分析等方面对其进行了详细的阐述，并结合仿真实验，得出了光放大在增益强度及增益均匀性等性能方面的重要结论。论文的主要工作是：①对常见的二维光学信号放大技术进行分析和比较，基于二维全光负反馈系统的构建原理和信号处理特点，分析系统对光放大模块的要求，选出适用于系统的最佳光放大方法；②研究二波耦合效应的光放大物理机制，选择其在系统中应用时最适合的工作机制和介质材料，并进一步设计合理的二波耦合系统光路，完成二维全光负反馈系统的整体构建；③从入射光各像素分量存在空间频率差异的角度考虑，建立新的二波耦合数学模型，同时提出二波耦合效应二维模型增益分布的研究方法，并得出信号光各像素分量的增益分布函数；④通过仿真实验，研究晶体厚度、两光束入射角以及入射光波长等因素对二波耦合光放大的增益强度以及增益均匀性等性能的影响。论文的创新点是：①通过分析二维全光负反馈系统对信号放大环节的要求，选出了适合的光放大方法，提出了将二波耦合光放大技术应用于光学反馈系统的观点，并设计出了适用于二维全光负反馈系统的光学信号放大方案；②考虑到二波耦合效应中入射光各像素分量的空间频率存在差异，建立了新的二维数学模型，提出了二波耦合信号光增益二维分布的研究方法。