随着光电技术的进步,波分复用(WDM)技术及由此构成的WDM光网络实现了比传统的点到点传输更多的功能.近年来,随着网络技术的不断发展和用户需求的不断变化,组播业务日益成为一种重要的业务模式.发展各种动态光交换器件和提供动态波长路由技术,在光网络中实现高速有效的组播交换,成为光网络的重要研究领域. 光组播交换需要通过各类动态交换器件提供点到多点传输,组播光网络需要有效的动态路由来合理地利用网络中的组播交换资源,实现组播业务的高效交换传送.本文对组播光网络可调接收机和波长路由问题进行了研究,主要包括新型高速可调接收机、低成本注入锁定可调接收机设计、共享波长转换节点结构及其对网络动态路由算法的影响,受光网络限制的动态组播树构建和动态路由等. 第一章绪论,对相关背景作了回顾和分析. 第二章实验演示和理论分析了一种亚纳秒外差相干可调接收机.这种超快速信道切换的接收机,对于高速组播光网络中以时隙为单位的波长信道交换具有重要意义.本论文通过在外差相干接收机中采用具有超快频率稳定性的交换本振源,实现了具有小于0.7-.ns交换时间的可调相干光接收机.就我们所知,这是迄今为止实验报道的交换速度最快的可调接收机.为了理解这种外差接收机的交换性能,我们进一步理论分析了接收机交换速度的基本限制,分析表明基本的交换速度被外差接收机的中频滤波带宽限制,在通常的外差接收机结构中通过合适的设计中频滤波器,仍可确保比特量级的交换时间. 实现可调接收机的方案有很多种,但是通常结构复杂且成本较高,限制了组播交换在接入网等成本敏感的场合应用.第三章实验演示了一种基于F.P半导体激光器双注入锁定效应设计的可调接收机.F.P激光器注入锁定可调接收机结构简单,成本较低,适用于波长通道较少的接入网等应用场合.实验演示了2.5Gb/s速率下该接收机的波长通道选择接收的能力,测量了两波长通道选择接收的误码特性,显示了该接收机对光信号的放大接收作用,这种效应对于无放大中继的低成本接入网络有重要意义.我们进一步分析了该可调接收的调节时间,实验观察指出其失锁到锁定时间小于2.5ns,这一交换时间允许EPON等网络在包间保护时间内完成交换. 第四章研究了受光网络限制的光树构建和动态组播路由问题.光网络组播受到光层性能的限制,两个重要的限制是:光层传输功率限制和网络中有限的可组播节点数目限制.针对前一问题,建议了一种采用动态配置可调光功率分配器的方法,它通过在分路时调节分路器的各分支间的光功率分配比,使即使不平衡的光组播树,其光功率仍得到平衡分配,分析给出了光树中各分路器分配比调节公式.针对网络可组播节点有限的限制,建议了一种重叠结构的组播树(OverlappedTree),它允许一个子节点有多个父节点,它们在逻辑上仍构成树的结构.并提出了相应启发式算法用于在上述网络中计算重叠树路由,网络仿真结果表明重叠树降低了低负载时网络组播树的阻塞概率,适用于在网络组播能力受限时来改善网络组播性能. 第五章研究了波长路由网络中共享波长转换节点结构及其阻塞性能对网络动态路由算法的影响.文中首先研究了一种波长共享波长转换节点结构的模块化设计及其相应的性能,波长共享的组播节点通过采用频率分路器来提供不同波长间的组播.通过对波长分组,使节点可以以分组波长数为单位随网络扩容需要扩展,共享波长转换节点和组播节点仿真结果表明,合理的分组方案不会降低节点的交换阻塞性能.考虑到节点阻塞性能对网络动态路由的影响,我们建议了一种新的动态路由算法来改善具有有阻塞节点的网络性能.该算法通过将节点阻塞性能考虑到动态路由中,使路由尽量避免经过阻塞率高的节点来降低网络阻塞概率.节点的阻塞概率被作为参数来设置网络中链路权重,使得路由计算时包括节点阻塞状态,仿真结果表明,通过合理设置权重函数降低了网络的阻塞概率. 附录A中介绍了我们研发制造的基于机械光开关原理的动态光分插复用单元及样机.