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随着新型高宽带需求的各类新型应用不断涌现,无源光网络(PON)近年来得到了广泛应用。WDM PON作为一种大容量、协议透明、兼容性好的光接入技术,是下一代无源光网络(NG-PON)的主要技术方案之一。有效地扩大系统容量并使单位带宽总成本下降是WDM PON的演进与发展所面临的主要挑战和亟待解决的关键问题之一。本论文对单波长速率10Gbps WDM PON系统容量提升的关键技术进行了研究,主要研究工作及获得的成果简述如下。1.为了提高频谱利用率同时降低后向瑞利散射噪声的影响,设计了一种基于波长偏移的上下行通道重用10Gbps WDM PON系统方案,并在此基础上设计了一种基于远泵掺铒光纤放大器(RP-EDFA)的光放大方案,从而提升了该系统的覆盖能力。测试结果表明所设计“波长偏移”方案能有效降低后向瑞利散射的影响,RP-EDFA能使系统覆盖范围从40km提高至80km。2.为实现上下行通道重用WDM PON系统方案中光网络单元(ONU)的无色性,设计了一种基于拍频噪声功率检测的可调谐激光器波长控制方案。测试结果表明,通过采用分辨率1dB以上的微波功率检测模块检测拍频噪声功率可实现对可调谐激光器的精确控制,控制精度达0.05nm以上,从而实现ONU无色性。3.采用降低波特率的高阶调制格式是提高频谱利用率和提升系统容量的有效方案之一,设计了一种基于反射型半导体光放大器(RSOA)的4脉冲幅度调制(4-PAM)和相干接收WDM PON上行传输方案。仿真测试结果表明,该方案较直接检测,改进接收机灵敏度达13.5dB。