OPS网络系统作为核屯、骨干网，涉及到光通信网络的各个方面，例如，先进调制格式、光交换矩阵、标签再生与擦除技术、波长转换技术化及光纤中信道损伤监测与处理技术等。先进调制格式涉及到光分组交换的各个方面，从边缘节点先进调制格式的调制机制、解调方式，到核屯、节点调制格式的提取方式、标签交换机制，再到传输链路中调制格式噪声性能抑制等，也直接影响到系统的传输性能，因此先进调制格式是光分姐交换网络的重点技术之一。

先进调制格式始终是光纤通信系统中的一个研究热点，其一直伴随着光纤通信的发展。由于先进的调制格式只需要更换接收机和发射机，不需要在线路端进行网络改造，因此有利于线路和网络的升级，提高通信的传输性能，降低系统改造升级的成本。调制格式按照其承载信息的方式，主要分为:幅移键控，频移键控，偏振相移键控。

最早通信中的调制格式为强度调制，即幅移键控ASK，ASK由于采用直调直检方式，在发射端，通过电信号直接调制光信号的幅度，在接收端，数据可直接通过光电二极管接收，经过强度判决器可直接解调出相应的数据信息；ASK具有调制方式简单、系统结构成本低等优点。ASK系统成熟、成本低、性能好，己经大量应用于早期的光纤通信系统中。

FSK信号利用不同的光频率来传递二进制信号“0”或者“1”，其具有相同的信号强度，因而具有很高的非线性容忍度；FSK可采用相干接收方法，相比于ASK调制模式，接收机灵敏度可提高3dB，即可将传输距离提高一倍；FSK信号的解调方法简单，可使用滤波器或者马赫－曾德尔干涉仪（MZI）直接解调，在光分组交换系统中具有更大的优势。起先在2003年，丹麦技术大学的zhang J.F.等人提出了FSK直接调制机制，成功实现了光625Mb/s FSK信号产生；Yong Lin Yu等对直接调制机制的性能进行了分析。为了高速FSK信号产生，日本新技术实验室Ｔtetsuya kawanishi等人提出了６臂调制器的外调制机制，实现了10G/s的FSK信号调制，利用该调制器可快速、简便的实现高速FSK信号调制，也是后续进行正交调制格式的重要调制器件，为外调制技术奠定了基础。2010年到2012年，中国复旦大学的Nan Chi等人提出了基于DP化解调的多级调制FSK信号，将FSK信号的速率提升到了40G/s。此后，传输网洛出现了多速率FSK信号产生，应对复杂的接入网络。

随着互联网业务的快速发展，数据业务的爆炸似增长，对传输网络的传输距离、传输容量和传输速率提出了更高的要求。OOK调制格式由于调制方式简单、技术发展成熟等为低速网络中广泛应用，然而，在高速大容量的现代网络中，尤其40G/s甚至超高速100G/s的网络传输中，光纤链路中的诸如色散效应、偏振膜色散、非线性效应、频率偏移等效应对系统性能的影响越来越明显，己成为阻碍光纤通信系统的重要因素，如何抑制此类效应的影响，光学研究者研究发现，除了对此类效应进行有效的控制和管理外，采用先进的调制格式也是抑制各类不良效应、改善系统通信性能的重要方法。此外，不同的先进调制格式对色散、非线性和OSNR等效应具有不同的抑制效果，对于发射机和接收机的结构和复杂度也有不同的要求，因此，在不同的网络结构中，合适的调制格式，不仅可获得良好的传输性能，而且可使网络成本得到优化。

近年来，基于振幅、相位、频率等基本调制格式，延伸出各种具有特殊作用的先进调制格式，如归零码（RZ）、非归零码（NRZ）、曼彻斯特编码（MC）、载波抑制归零码（CSRZ）、正交相移键控（DPSK）、差分正交相移键控（DQPSK）、最小频移键控（MSK）、正交幅移键控（QAM）等；为了提高系统的传输容量和频谱利用率，研究者提出了２种或者多种码型的复用，不仅提高了系统的传输速率，但是却延长了单个数据的传输时间，这将对系统和信道内的串扰、损伤起到抑制作用。不同的先进调制格式具有不同的传输特性，面对不同的光网络，可根据网络需求的不同，选择合适的调制格式满足不同的传输需要。

2. 研究的基本内容与方案

简要了解光纤通信系统的发展历程，光纤通信的特点，光调制技术的发展与趋势，以及光复用技术的的发展与趋势。了解目前光纤传输系统中普遍采用关键器件，包括马赫增德尔调制器和马赫增德尔延时干涉仪，目前光纤通信系统中普遍采用的调制格式的调制与解调方法，光纤通信系统性能的主要衡量指标。研究高速光纤通信系统中调制器技术和光纤链路的色散和非线性效应以及所采用的先进光调制格式。

一方面，提出一种新型的偏振-幅度-相位联合键控调制格式，来抵抗光纤链路的色散和非线性效应对波形的展宽等影响，从而降低误码率，给出其调制和解调结构，并且详细推导调制与解调原理。通过搭建40Gb/s的光纤链路仿真，详细研究33%、50%、67%三种不同占空比下色散和非线性特性对此种调制性能的影响，对比其他调制格式来分析色散和非线性性能。

另一方面，在详细研究全光正交频分复用（AO-OFDM）的调制与解调原理基础上，提出了一种新型的多载波发生器，调节各个载波之间的频率间隔，使各个载波之间满足正交性条件，各个载波经解复用器进行分离，各个载波再分别进行调制，最后经复用器即可得到光OFDM信号，这样就可以大幅度降低设备成本。并通过搭建仿真链路研究了其传输性能。