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随着互联网技术的高速发展,承载多种数据业务和数据格式的通信网面临新的挑战。作为通信网络的核心和主干,光传输网在网络结构、通信质量、交换粒度、网络兼容等方面都需要进一步的提高,以便于更好的将光传输技术同IP技术相结合。光分组交换(OPS)网络的提出正是顺应了这种发展趋势。OPS网络是以光分组的形式来承载业务数据流,净荷的传输和交换在光域中实现。相对于光线路交换(OCS)网络、光突发交换(OBS)网络,OPS网络具有最小的交换粒度,可以灵活的按照用户的需求进行分配,有着很高的资源利用率,是未来光网络的发展方向。本论文工作的主要内容有以下几个方面:第二章基于分段模型对SOA的特性进行了理论研究,对SOA的饱和特性、非线性效应等进行了数值模拟仿真研究。第三章基于现有码型变换技术,提出了基于单个SOA和光带通滤波器(OBPF)的全光码型变换技术,并进行了理论和实验研究,实验上实现不同脉冲宽度的脉冲产生,10Gb/s码型转换以及40Gb/s的光RZ到NRZ码型变换,在实验上实现了基于D触发器的10Gb/s的RZ到NRZ码型变换。第四章讨论和分析了现有的几种光缓存结构,并结合基于后向布里渊(SBS)效应的慢光技术,提出一种多波长、小畸变光缓存。并对慢光进行了理论研究,理论研究了小畸变、小展宽的双泵浦慢光结构。并通过数值模拟研究了基于慢光的多信道光缓存。第五章首先基于分块技术的光包压缩方案,提出了一种新型的光包压缩方案,并仿真和实验研究了基于半导体光放大器(SOA)四波混频技术的光包解压缩方案。实验上实现了基于四波混频技术由40Gb/s到10Gb/s的全光解压缩。同时利用D触发器实现了由20Gb/s到10Gb/s电域解压缩,该解压缩同时实现了归零(RZ)码到非归零(NRZ)码的码型转换。同时实现了解压缩和码型变换两种功能。基于DFF产生不同宽度的门控方波信号,实验产生了上升沿为15ps,下降沿为14ps的方波信号。针对超高速的光包交换,提出了基于DFF和铌酸锂调制器组成的光交换单元,对基于DFF产生门控信号和对光包交换进行的理论和实验研究,实现了比特率为40Gb/s和80Gb/s的光包交换。第一章对光通信发展历程和光交换技术的历程进行了一些介绍,第六章对光包交换网络关键技术进行了展望。