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无源光网络(PON)通过时分复用共享光纤和中心局的设备,每个用户的成本非常低廉,因此被认为是解决“最后一公里”的最理想的解决方案。随着带宽需求的快速增长,特别是网络技术P2P (peer-to-peer)出现后,光接入网中开始利用更多的复用技术,继续保持PON网络低成本的优势。在众多的复用技术中,波分复用无源光网络(WDM-PON)以其充分利用光纤巨大的带宽资源,迎合了带宽快速增长的趋势,获得了人们的广泛认同。但是目前高成本的WDM器件限制了其在接入网中的应用。波分时分混合复用PON(HPON)结合了时分复用的成本优势和波分复用的带宽优势,是由当前TDM-PON向WDM-PON过渡的理想解决方案。通过扩展物理覆盖范围,长距离无源光网络(LR-PON)将光接入网和城域网整合进一个系统,简化了网络的结构,减少了设备之间的接口数目、网络设备以及节点数,从而网络的成本得到缩减。本论文在国家“十一五”“863”计划项目的基础上,围绕长距离波分时分混合复用无源光网络进行了深入的分析研究和技术创新。论文的主要内容如下：(1)总结并分析了基于半导体光放大器交叉增益调制效应的全光波长转换器(AOWC)的工作原理和应用范围,并提出一种利用EDFA的增益特性来对AOWC的动态输入范围进行扩展的方法,从而实现了基于全光波长转换的长距离波分时分混合复用无源光网络的原理性样机。(2)总结并分析了基于RSOA的无色ONU的工作原理和应用范围,对其动态输入范围、传输特性进行了理论和实验性的研究,分析了色散、后向瑞利散射、功率损耗等对其性能的影响。(3)提出了一种基于AOWC的长距离波分时分混合复用无源光网络结构,并分别进行了2.5Gbit/s速率的实验研究和10Gbit/s速率的仿真研究,对长距离传输后的系统性能进行了测试和分析。为适应实际应用的需求我们提出了10Gbit/s速率的全光信号均衡器,并进行了理论分析和研究。(4)提出了一种基于RSOA的长距离波分时分混合复用无源光网络结构,对长距离传输带来的色散控制、功率补偿等进行了研究,针对后向瑞利散射,提出本地光源的方式,来避免其对上行光信号的影响。(5)提出了一种分布式接入方案,解决了长距离接入网中单点接入覆盖范围小,存在盲区的问题,实现了80km传输距离内的无盲区覆盖。并可以灵活增加接入点,以提高支持的用户数量以及增加系统的带宽。