本论文主要在光电振荡器(OEO)和光参量放大(FOPA)的性能改进与应用方面进行了研究。在OEO中,通过理论分析多个光纤环路之间的模式竞争效应提出可以在光域构建一个正交分、合路的无源双环路结构以抑制起振边模并能保持OEO的噪声性能。实验结果显示这种方案能达到预期的目的。提出了大信号直接调制加相位调制产生光窄脉冲方案并将它与OEO系统融合得到了光窄脉冲与电时钟信号发生的装置。在10GHz工作频率下,通过实验,再次验证了光域双环路对边模的抑制,最终产生了脉宽为6.5ps,具有141fs低抖动性能的光窄脉冲和高品质电时钟信号。将电编码器和相位调制器置于OEO系统中,并采用双波长注入的方式可以实现多功能的信号产生。双波长的注入可以避免编码信号中的非时钟分量进入振荡环路影响时钟质量;相位调制可以完成一个波长上的NRZ到RZ的码型转换并在另一个波长产生时钟光脉冲。实验系统自由运转结果表明,这种设计可以同时产生NRZ、RZ、光时钟脉冲和电时钟信号。在FOPA中,利用对抽运光的正弦强度调制可以通过参量放大作用在直流信号光上产生光脉冲。通过理论分析提出若对直流信号光的同频强度或相位调制可以在固定抽运功率的情况下改善脉冲性能,并给出了实验证明。对抽运光进行相位调制是抑制受激布里渊散射(SBS)的常用方法,但是它会引起所生成闲频光光谱的展宽,影响FOPA的应用。通过理论分析指出,在双抽运FOPA结构下,可以利用对两路抽运光的反相相位调制得到无展宽的闲频光光谱。经过实验,首次演示了多路正弦信号的反相相位调制得到了理想的闲频光光谱。与传统PRBS反相调制相比,这种方法对系统器件性能的要求更低。双抽运的FOPA具有平坦的增益带宽,可以用于多波长变换(组播)。在理论上分析了这种系统的工作原理,提出了将信号光用作一路抽运光的多波长实验方案。进一步还提出了若将另一路抽运光采用正弦强度调制可以在实现多波长变换的同时完成NRZ到RZ的码型转换。实验验证了所提出的方案,并表明利用FOPA进行波长变换还可以使信号获得一定程度的再生。