随着互联网以及移动互联等信息交换平台的高速发展,特别是国家“宽带中国”战略的提出,信息交换量必将出现爆炸式地增长,光纤主干网迎来了又一个飞速发展期。在通信网及其相关光通信技术飞速发展的时期,其中一些关键技术的突破和优化,如：全光网络、光开关、光调制器、耦合器、波分复用器、波导放大器等,成为各大研究机构、高校所关注的热门领域。各个器件及传输网络上,势必带来信号光的损耗,这样就必然会用到光放大器器件来对信号光进行放大,以期更佳的传输速度和距离。而作为光放大器的重要分支的铒镱共掺光波导放大器,由其单位长度增益高、对传输窗口1535nm附近的信号光放大明显等优势,出现在人们面前。如何通过理论研究和工艺改进来实现更优的铒镱共掺波导放大器成为研究的两大要素。本论文的主要工作围绕以下内容展开：1.对比掺铒波导放大器(EDWA)和铒镱共掺波导放大器(EY-CDWA),从其能级结构、增益来源等角度分析影响器件增益效果的各个因素,详细分析了单掺铒和铒镱共掺能级结构的影响。同时,考虑到计算的复杂度等问题,对铒镱共掺系统的复杂能级结构进行了合理精简,将其精简为六能级结构。对精简的六能级结构进行细致分析。2.以磷酸盐玻璃基的铒镱共掺波导放大器为例,应用波导模式理论并结合推导的速率-传输方程对其各个参量进行优化设计和噪声指数分析。得到铒镱共掺波导放大器的器件优化值,同时将噪声指数控制在合理的范围内(低于3dB)。3.合成BaYF5:20％Yb3+,2％Er3+(BYF)纳米颗粒,对合成的纳米颗粒材料进行表征,分析材料的各项指标。并利用该合成材料与有机聚合物材料进行掺杂作为芯层材料,制备波导放大器。在增益测量系统中,获得较好的相对增益结果。本论文采用模式理论的分析方法对波导放大器器件进行理论模拟分析,并研究了影响噪声指数的各项指标,在理论阶段将噪声系数控制在3dB以下。同时,将模式理论推广到铒镱共掺有机聚合物波导放大器器件设计中,利用理论设计结合实验研究,合成了BaYF5:20％Yb3+,2％Er3+纳米颗粒材料,并利用该材料实现10.4dB(信号光波长：@1525nm,器件长度：1.1cm)的相对增益的波导放大器器件。为铒镱共掺波导放大器的理论研究和器件设计提供了理论参考。