新一代光网络技术的研究已取得重大进展，但在高速长距离通信系统的传输控制、新型全光3R中继器设计构建、业务驱动型可重构光网络的业务量疏导及其实现、多粒度交换可重构全光网的全面监控管理方面还有许多问题有待研究或有待于深入研究，本文在这些方面均开展了一些研究，研究工作由理论研究和实验研制两部分组成，理论部分包括高速长距离光孤子通信系统的传输控制和新型全光3R中继器分析设计两个部分，实验部分包括DWDM可重构全光网的设计集成和演示及监控管理两个部分。　　 光孤子通信是利用光纤的非线性与色散相互作用实现高速长距离通信的理想方案。但这种方案在发展过程中也显现出新的问题，即当光信号的速率提升至几十Gb/s到Tb/s，脉宽缩短至短皮秒或飞秒时，由高阶效应导致的脉冲内喇曼自泵产生的孤子自频移等现象将扰乱系统中孤子脉冲信号的稳定传输，成为高速长距离通信的严重障碍。本文首次在考虑三种高阶效应的条件下，通过变分法综合解析了恒定色散和色散管理系统中的非线性薛定愕方程，揭示了短皮秒和飞秒孤子脉冲传输演化规律，首次提出用中心频率上偏移导频滤波和时域调制器的复合控制方法，有效地抑制了ASE及各种高阶效应产生的系统定时抖动和受激喇曼自频移（SRFS），能彻底消除受激喇曼自频移，稳定了孤子中心频率，并抑制了定时抖动的增长。首次从理论分析和数值模拟两个方面研究了超高速长距离光孤子系统中调制器参数和滤波器参数与系统的稳定性关系，得出了系统稳定条件，发现在存在SSFS条件下，采用时域和导频滤波复合控制，实现40Gb/s和160Gb/s光孤子零频移稳定传输是可行的。　　 近年来国内外都在研究发展能同时在光域完成放大、整形和定时功能的全光3R中继方法，本文提出全光3R再生中继器的一种新方案，采用EDFA、HNLF和光孤子时域和频域控制结构，构造一种光纤型全光3R中继器。首次建立了这类中继器的工作方程，采用变分法完成了变形光脉冲的传输演化规律和再放大、再整形与再定时3R功能的分析，给出了中继器结构参数的设计和输出特性，论证并导出了中继器稳定运行的条件，揭示了中继器稳定解的物理实质，为研究这种新颖全光3R中继器提供了理论基础。　　 在可重构光网络实验研制方面，本文设计集成并演示了一种业务驱动型可重构光网络平台，建立了光网络的固定连接和交换连接，探讨了可变业务网络的可重构流量疏导中的完全适配方案的实现方法，根据业务流量变化的需求，实现了光网络物理结构的重构。根据可重构光网络管理的特殊要求，实现了对光网络中各网元控制管理和各光波长通道波长稳定性、光信噪比、信道功率、定时抖动、消光比、色散、误码率等性能参数的监控。在多粒度交换可重构光网络及其监控方面，构造了一个包含光纤级、波带级和波长级的多粒度OXC，演示了基于IP业务的高层协议和HDTV在网络上的传输，实现了全光多粒度（光纤级粒度、波带级粒度和波长级粒度）业务汇聚和交换，提出了一种在多粒度交换可重构全光网中对数字光信号进行全面监控的方法，并在多粒度交换全光网试验床上进行了演示，效果良好。