相干光正交频分复用(CO-OFDM)技术结合了正交频分复用(OFDM)技术和相干光通信技术的优点,具有很高的频谱利用率和接收灵敏度,是光通信中物理层调制技术的重要发展方向之一。光通信系统中存在包括四波混频(FWM)在内的物理层损伤,这些物理层损伤严重影响系统性能。因此,物理层损伤研究对研究高速度、长远距离CO-OFDM系统,分析其传输性能具有十分重要的意义。本论文以相干光正交频分复用系统为研究对象,从研究相干光正交频分复用系统的原理和关键技术入手,深入研究正交频分复用系统的实现方法、关键技术以及性能。主要研究内容和成果可以分为以下几个部分:(1)建立CO-OFDM系统模型,在此基础上研究CO-OFDM系统的实现方法。从基本理论的公式推导入手,深入研究了CO-OFDM系统发送端信号经过调制、传输、和检测到达CO-OFDM系统接收端的整个过程。并且结合国内外研究现状,详细分析了CO-OFDM系统的优势和存在的问题。(2)研究两种目前CO-OFDM系统主要的调制传输方式:正交幅度调制(QAM)和正交相移键控(QPSK)调制。采用Optisystem软件建立一个比特率为30375000比特每秒、采样率为1.944GHz的光通信系统,在此基上对16QAM和QPSK两种调制解调方式进行仿真。仿真结果显示:16QAM和QPSK调制技术具有频带利用率高、抗干扰能力强等特点。并且与16QAM调制相比,QPSK调制频带虽然利用率低,但是功率利用率高、抗误码性能强。(3)建立了一个基于Q因子模型的物理层损伤模型,并且通过软件仿真研究FWM效应对CO-OFDM系统性能的影响。与已有模型相比,新模型将线性损伤里面的自发辐射放大(ASE)噪声和非线性噪声里面的FWM噪声作为主要的噪声源来考虑,分析起来简单方便,结果符合实际。仿真结果显示:OFDM信号在传输过程中,噪声功率会随着系统子载波数目、光纤传输长度和光输入功率的变化而变化。并且当子载波数目为128,光纤传输长度为90km,光输入功率为-2d Bm时,系统的Q因子可以达到10d B。新的物理层损伤模型对研究如何抑制CO-OFDM系统FWM效应具有重要参考意义。输入功率较小时,FWM效应可以忽略;输入较大时,为了不影响CO-OFDM的系统性能,需要对FWM效应进行抑制。(4)此外,还研究分析了CO-OFDM系统中抑制FWM效应的方法。主要包括色散管理、功率分配法和光相位共轭(OPC)技术等。研究表明,不同子载波对FWM效应的贡献不同,中心子载波对FWM效应贡献大,而边缘子载波对FWM效应贡献小。分析研究表明在抑制FWM效应方面,功率分配算法更容易实现,OPC技术的抑制效果更好。