掺铒光纤动态光栅具有超窄带宽、实时光控与自适应特性,在光纤激光器、光纤信息技术等领域有重要应用价值,从而引起了广泛的关注。在传统的应用中需要两束同频、同偏振光场在掺铒光纤中形成驻波,通过饱和吸收效应形成吸收型各向同性动态光栅。实际应用中存在着光栅效率较低,易受偏振态影响等问题,从而影响光纤器件性能、造成光纤激光器不稳定。近年来的报道表明:增益型动态光栅可能有更高的光栅效率。同时本课题组独立发现了利用法拉第旋镜,可使两束偏振正交光场在普通非双折射掺铒光纤中产生各向异性动态光栅的新现象,其产生机理值得深入研究。本文将针对这两种动态光栅展开研究。同时在光频率调制法的基础上发展了“强弱光交替”法,可用于测量动态光栅的瞬态特性。本文的研究内容和结果包括:(1)在考虑泵浦光的情况下,推导出掺铒光纤中统一的四波混合非线性微分方程,可用于描述泵浦或非泵浦下的动态光栅特性。对统一的非线性微分方程进行了数值分析,发现了在一定强度的泵浦光下掺铒光纤中可同时存在增益型和吸收型动态光栅,并在实验中测到这一现象。对各向同性动态光栅的特性随写入光强、泵浦光强变化的规律进行了系统的实验研究并与仿真结果对比,结果表明:新的非线性微分方程在一定程度上可用于描述增益型动态光栅的反射谱特性。(2)在光频率调制法的基础上,提出将“强弱光交替”法用于测量动态光栅特征时间。对此方法进行测试,测得的数据与理论相符,验证了此方法的有效性。(3)结合光频率调制法和“强弱光交替法”,将各向异性动态光栅与各向同性动态光栅进行了系统的对比研究。实验结果表明,各向异性动态光栅在特征时间、带宽方面与各向同性动态光栅相似,但其反射谱的最大相对变化约为2.5%,比各向同性动态光栅低约1/2。