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全光网是未来光通信发展的主要方向,是目前光通信研究的热点之一。本论文在国家自然科学基金项目的资助下,围绕全光网的传输和交换两方面展开,主要研究内容包括高速光纤传输系统中的信道内非线性效应、高级相位调制技术、基于啁啾光纤光栅(CFBG)色散补偿的高速系统传输和基于光路交换的全光交换网的实现。在深入研究的过程中,取得了以下主要研究成果:1.首次分析了基于啁啾光纤光栅(CFBG)色散补偿的高速光纤传输系统中的信道内非线性效应。利用微扰法推导出了同时考虑群时延纹波(GDR)和信道内四波混频(IFWM)时信号幅度的计算公式;同时,利用变分法推导出了基于CFBG补偿色散的传输系统中由信道内交叉相位调制(IXPM)引起的相邻脉冲时间抖动的理论模型。并基于这两个模型详细的分析了GDR对信道内非线性效应的影响,所得到的结论对深入研究和设计基于CFBG补偿的高速光纤传输系统具有重要的意义;2.比较了归零码(RZ)、载波抑制归零码、归零-交替反转码以及载波抑制归零-交替反转码对由IFWM所引起的“影子”脉冲(ghost pulse)的抑制能力。所得结论为高速光纤传输系统设计提供了参考;3.分析了归零-差分相位调制传输系统中的相位噪声。详细比较了几种相位噪声对系统性能的影响;推导出了色散预补偿和色散后补偿这两种补偿方式下非线性相位噪声的计算公式,并对这两种色散补偿方式下的相位噪声、功率容限以及最优信号峰值功率进行了详细的分析和讨论,所得结论对相位调制系统设计有实际指导意义;4.实验比较了40Gbit/s非归零码(NRZ)在分别采用CFBG和色散补偿光纤补偿色散的传输系统中的性能;在全组成员的共同努力下,首次实现了基于CFBG色散补偿的40Gbit/sNRZ信号无误码传输500km;5.分析了单驱动z-切调制器无法产生占空比为33%和67%RZ光时钟脉冲的原因,在此基础上提出了一种解决方案,利用该方案得到了占空比分别为25%和56%的40Gbit/s无啁啾RZ光时钟脉冲;6.提出了一种新颖的调节RZ光时钟脉冲宽度的方法,该方法通过改变调制器的啁啾系数实现对脉冲宽度的调节,理论上可以实现的脉冲占空比调节范围为23.8%～33.3%和47.4%～56.1%;7.构建了基于“新型分布式波分纤分光路交换系统”全光交换网构思的演示网。该网络通过引入新型的信令系统从结构上保证了网络的安全性。同时,利用LabVIEW高级程序设计语言编写软件,实现对该网络的节点管理。