光通信网中的传送网和接入网这两个领域目前正朝着高速大容量方向发展，在有限带宽的情况下如何提高通信容量越来越受到关注。偏振复用可以用来提高单根光纤的通信容量，而单载波技术可以提高单路的通信速率。由偏振复用与单载波技术结合的偏振复用正交相移键控(Polarization-division-multiplexingQuaternaryPhaseShiftKeying，PDM-QPSK)信号可以通过相干检测的方式在数字域上对传输中的损伤进行补偿，而正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术具有频谱利用率高的优点，其应用在光通信中可以抵抗光纤中的色散和偏振模色散的影响。目前骨干网上采用新调制格式传输系统已经成为趋势，为了增进网络互联和组网，需要在传输网的光传输节点处对信号进行全光波长变换(AllOpticalWavelengthConversion，AOWC)。本文对偏振复用信号、PDM-QPSK信号和OFDM信号的全光波长变换特性进行了深入探讨和研究，并开展了将基于四波混频(Fourwavemixing，FWM)效应的全光波长变换原理应用到光纤无线(RadioOverFiber，ROF)系统中产生偏振不敏感光载毫米波的研究。　　本论文研究主要包括:　　第一，针对偏振复用信号全光波长变换中的偏振串扰问题，提出了一种可降低偏振复用信号间偏振串扰的偏振分集全光波长变换方案。本文先在理论上研究了在利用半导体光放大器（SemiconductorOpticalAmplifier，SOA）对偏振复用信号进行波长变换过程中存在的偏振旋转效应。在此基础上，采用将两个SOA分别独立地在两个偏振态上实现波长变换的方法降低了偏振复用信道间的串扰并进行了仿真验证，结果表明波长变换系统的性能因此得到了改善。本文还将这种偏振分集的全光波长变换方案应用到波长变换多播系统中并开展了仿真研究，仿真结果表明应用偏振分集的全光波长多播系统与常规多播系统相比性能得到改善。本文提出的方案为全光波长变换器的设计提供了新的思路。　　第二，通过理论分析以及开展相应实验，研究了在光相干接收系统中利用SOA、高非线性光纤两种非线性介质对PDM-QPSK信号进行的全光波长变换，并得到了使系统达到最佳性能的优化方案。本文首先从理论上研究了SOA注入电流与转换效率、码型效应的关系及其对PDM-QPSK信号全光波长变换的影响，研究结果表明SOA注入电流有一个最佳值;针对理论分析开展了仿真研究，仿真验证了理论分析的正确性，仿真结果还表明:偏振复用信号的一个信号光与泵浦光之间的偏振夹角、泵浦光与信号光之间的频率间隔等因素对系统性能有一定影响，而且PDM-QPSK信号比偏振复用非归零(Nonreturn-to-Zero，NRZ)信号的码型效应更小。本文还通过理论和实验研究了高非线性光纤中PDM-QPSK信号全光波长变换，研究结果表明通过偏振分集相干接收，转换后的偏振复用信号在接收端可以实现无串扰接收;信号光功率的变化对系统性能有一定的影响而信号光波长的变化则影响很小，信号光功率增大到一定值时系统达到最佳性能。还将这两个系统进行分析比较，结果表明基于HNLF中平行泵浦四波混频效应的全光波长变换系统具有更好的信号光波长可调谐性，这两个全光波长变换系统码型效应都很小。本文该部分的研究方法和相关结论对其它偏振复用信号的全光波长变换研究有一定的参考价值。　　第三，理论和仿真研究了基于FWM效应的OFDM信号的全光波长变换系统的性能，并得到了使系统达到最佳性能的优化方案。首先从理论上分析并仿真研究了直接检测光OFDM系统中基于FWM效应的OFDM信号全光波长变换，研究发现在波长变换过程中OFDM信号光的子载波间也会发生FWM效应，而且FWM效应的产物会覆盖在原子载波上，使得经过波长变换后的转换光信号质量变差;同时当泵浦光功率较高时，OFDM信号光与泵浦光之间的FWM效应很显著，且此时子载波间的FWM效应对系统性能影响较小，随后本文通过调节合适的泵浦功率获得了实现系统性能的最佳条件并对若干影响全光波长变换的因素进行了研究。另外，本文还对相干光OFDM波长变换系统进行了理论和仿真研究，理论分析表明本章通过理论分析表明经过波长变换后，采用相位分集的相干接收方式得到的新产生转换光携带OFDM信号，仿真结果与理论分析一致且显示转换光信号质量与泵浦光间隔、激光器线宽和信号速率等因素有关。本文该部分的研究可为全光波长变换器的优化和实用化设计研究提供依据。　　第四，针对ROF系统，提出一种使用两个并联的马赫曾德尔调制器(Mach-ZehnderModulator，MZM)采用奇数阶边带抑制调制结合滤波的方式产生八倍频光毫米波OFDM信号的方案。对于该方案，仿真研究了MZM直流偏置电压和调制深度对产生的光毫米波OFDM信号的影响，并获得了实现系统最佳性能的条件。在以上研究的基础上，从理论上提出了在ROF系统中应用全光波长变换原理产生偏振不敏感光毫米波的方案并仿真研究了SOA注入电流对光毫米波信号的影响，获得了使系统性能最佳的SOA注入电流值。在ROF系统中生成光毫米波的方案不需要额外的偏振控制器来保持光波传输的偏振态，降低了系统复杂度，具有较强的实用性。