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随着通信业务量的不断增加,人们对通信传输容量及速率的要求越来越高。为了提高系统的传输速率,可以应用光复用技术,实际的光复用系统中一般使用多个激光器作为光源。由于激光器易受环境因素影响而造成频率的不稳定,多个激光器的使用也会极大增加光通信系统的成本,这些局限性影响了系统的商业化应用。使用相干接收技术作为接收端的光通信系统,可以获得较大的信噪比,具有多种调制方式,且频率选择性能较好,这使得相干接收技术成为近年的研究热点。但是相干接收方式需要在接收端使用一个本振激光器产生的本振光信号与接收光信号进行混频,当通信系统需要在不同区域位置间跨接时,大量的本振激光器的使用也会造成通信成本的增加,同样制约光通信系统的商业化应用。为降低通信系统成本,论文主要围绕光通信系统中两个方面的内容进行了理论分析和实验研究:一是采用深度调制电光调制器方法实现多载波光源;二是采用斯托克斯直接接收技术实现信号解调。取得的成果与创新点如下:1、围绕实现多载波光源的方法展开研究,理论研究了基于级联相位调制器、混合级联相位调制器和马赫-曾德尔调制器(MZM),以及循环移频器实现多载波光源的三种方法,分析了不同实现多载波光源方法的性能,及其在光通信系统中的应用。其中,级联相位调制器、混合级联相位调制器和MZM的方法主要适用于Tbit/s的光传输系统中;采用循环移频器的方法可以面向1OTbit/s的光传输系统。2、理论研究了斯托克斯直接接收技术,提出了一种新型的基于3*3耦合器的斯托克斯直接接收方案。理论研究表明,在系统的误码率和信噪比性能上,基于3*3耦合器的斯托克斯直接接收方法与基于90°混合器的斯托克斯直接接收方法性能基本相同,而基于3*3耦合器的斯托克斯直接接收方法的结构更简单,成本更低。3、研究了多载波光源和斯托克斯直接接收技术的通信系统,对发射端采用基于级联相位调制器的多载波光源,接收端应用斯托克斯直接接收技术的系统进行了理论和仿真研究,最后通过实验得到了在不同传输距离下的系统的功率、误码率,并以此进行了系统的性能分析。4、研究了不同调制方式的系统表现,搭建了实验系统,实验实现了各种调制码型,包括OOK,BPSK,QPSK,并分析比较不同码型的性能及对系统的影响。