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信息爆炸式的增长促使着光骨干传输网朝着超高速超大容量超长距离(简称“三超”)的方向发展,不断促进下一代新技术的研究,以实现超越现有100G相干系统的传输性能、进一步提升光传输系统容量的目标。同时光纤接入网也要求系统结构更为灵活,有更低的成本更高的频谱效率和更大的传输容量。而更为先进的调制方式是众多新技术中至关重要的组成部分,其中光正交频分复用(OFDM)技术,凭借其良好的抗色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)的性能以及高频谱效率等特点,已成为未来太比特(T比特)量级超级信道光传输系统极具吸引力的候选调制方式之一。尽管如此,光OFDM技术也存在峰均比高、边带泄漏高等固有的缺点。针对光OFDM技术的这些缺陷,有两种主要的改进:扩展离散傅立叶变换正交频分复用(DFT-S-OFDM)调制和交错正交调制的正交频分复用(OFDM/OQAM)调制技术。前者可以降低信号的峰均比提高其在光纤中的传输性能。后者相比于传统的OFDM技术,拥有更高的旁瓣抑制比(实验值>35d B),这样大大降低了频谱的旁瓣对相邻频谱信号的干扰从而允许多频带复用的保护间隔大大缩减(实验值<20MHz)。因而能进一步突破传统的光波分复用(WDM)系统的限制,实现光纤系统中连续频谱的光超级信道(superchannel)传输。同时,OFDM/OQAM技术与传统的OFDM技术相比另一个重要的提升就是不需要循环前缀(CP),通过其本身的滤波器组就可以有效抵抗码间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI),从而进一步提升频谱效率。本文主要针对OFDM/OQAM调制技术进行理论和实验研究。OFDM/OQAM技术在光通信中的研究才刚刚起步,我们有幸第一次以实验论证的方式将该技术应用于相干光OFDM(CO-OFDM)系统之中。本文的具体研究内容如下:1.对OFDM/OQAM进行了理论分析。基于无线中的OFDM/OQAM技术的基础,在MATLAB环境中进行了OFDM/OQAM调制格式的系统仿真;2.针对该技术在相干光通信系统中的应用进行了实验论证。第一次在实验中实现了光背靠背条件下非时频同步频带复用的超级信道110Gbit/s净比特率的信息传输。实验中省去CP,同时将不同信号带间的频率间隔从波分复用的100GHz/50GHz缩减到小于20MHz,同时并未出现性能的明显下降。文章又进一步讨论了经过光纤的传输性能。实验实现了400Gbit/s净比特率、400km标准单模光纤的信息传输,并针对时频不同步条件下的旁瓣干扰问题与OFDM技术进行了比较;3.最后,本文还研究了OFDM/OQAM技术在直接检测光纤通信系统中的应用。研究主要集中在单光电探测器(PD)条件下实现100Gbit/s的净信息量传输方案。