随着数据业务的快速发展,IP网络的集成速度日益加快,因此网络的扩展显得尤为重要。研究表明,波分复用（WDM）光传输的容量增长明显放缓,系统实验接近非线性光纤传输的香农极限,限制了全光通信的发展。由此引入空间模式维度,基于空间自由度的空分复用（SDM）技术被认为是进一步提升传输容量的重要方案,其中基于少模光纤的模分复用（MDM）技术被广泛地应用,因为光纤中各个模式相互正交,MDM技术利用这种正交性,将每个模式作为独立的信道加载信号,从而有效地提高传输容量和频谱效率。同时随着传输容量的快速增长,对交换系统也带来了压力和动力,由于电子交换技术达到瓶颈,人们便引入了光子技术,其中可重构光分插复用（ROADM）技术可以灵活地进行业务疏导、路由选择和监视等功能,能够显著的提高整个网路的透明性、吞吐量、生存性,引起了人们的注意。本文在研究光传输交换技术的基础上,设计了两种如下结构:一种是无多进多出（MIMO）WDM-MDM带宽可调的光纤双向传输系统,利用6模式选择光子灯笼（PL）分别作为模式复用器与解复用器,选取LP₂₁模式和LP₀₁模式2个非简并模式作为正向传输信道,LP₀₂模式和LP₀₁模式作为反向传输信道,同时通过光开关控制选择LP₁₁的2个简并模式作为正反向传输信道,从而实现12.5km的双向带宽可调传输。该结构通过光交换矩阵调节传输模式数来调节带宽。我们还对该系统结构进行实验搭建,并在C波段和L波段上对系统传输性能进行测量,3个模式的模间交调均小于-24d B,分析了12.5km多模光纤（MMF）传输的误码率和眼图性能,得出了当LP₀₁模式和LP_11a模式在接受功率低至-17d Bm和-16d Bm时,2路模式信号的误码率都能达到10^-3的结论。验证了该传输系统的可行性和可靠性,适用于低成本大容量等通信场景。另一种是新颖的SDM-OADM结构,光节点是一个简单的两层体系结构,具有全光多粒度交换,业务疏导,通道分插和在线监控等功能。我们演示了多芯光纤（MCF）级和光纤级交换,光纤级粒度和波长级粒度业务疏导,通过搭建实验系统,测量其传输性能,实验结果表明,光信号在该交换系统中平均传输损耗为-10.5d B,平均串扰为-40d B,平均误码率（BER）为10^-10,证明该结构有较高的可行性和可靠性。最后通过眼图测试单元监测光信号的传输质量,从得到的眼图可验证该系统具有良好的通信质量。