当前，基于多载波的光纤通信系统研究不断深入，用于提高通信容量。多波长的光源对于多载波光纤通信系统有着至关重要的作用，能够用于DWDM光纤通信和WDM-PON接入网，同时能够降低传统发射端的成本。本论文通过光纤激光器的方法实现多波长的光源输出。微波光子学是近年来新兴的交叉学科，主要研究微波和光子技术的结合。本论文也探讨了多波长光源在微波光子学方面的一些应用，主要包括基于多波长光源的微波光子滤波器，基于多抽头的超宽带信号产生和基于单抽头非线性相位调制到强度转变的超宽带信号产生。在光纤通信系统方面，主要包括基于外调制多波长在WDM-PON传输中的应用，两个相干的波长应用于ROF系统的上变频。相关实验工作得到了973项目子课题2“全光多波长自相干光源及非本振相关接收”的资助。本论文的研究工作和取得的一些成果，主要包含有　　（1）设计了一种基于非线性效应的EDFA多波长光纤激光器和波长可调谐的单纵模光纤激光器。其中，利用高非线性光纤中的四波混频效应抑制EDFA模式竞争，实现了多于51个波长的起振，并处于稳定的工作状态；同时，也实现了一种波长可调谐的单纵模光纤激光器，这种激光器工作在单纵模状态，并且具有0.20nm的调节步长和较宽的调谐范围。　　（2）提出了一种基于多抽头延时的超宽带信号产生装置。基本思路是利用相位调制到强度调制转变，通过组合基本的Monocycle脉冲去构造高阶的UWB脉冲。从实验上验证了基于两抽头、三抽头的超宽带脉冲产生方案，能够克服传统方案中的一些不足，并具有用于UWB脉冲调制的潜能。另外，也提出了基于非线性相位调制到强度转变的超宽带信号产生。通过调节激光器的偏置位置，可以对脉冲低频分量进行不同程度的抑制。　　（3）提出了一种基于外调制的多波长，用于WDM-PON中的下行传输；同时，也利用相位调制产生相干的双波长，实现ROF系统中的全光基带信号上变频。