由于话音技术的巨大发展和光纤在世界范围内的广泛应用,近十年中核心传送网的传输容量有了巨大的增加。商业上1Tb／s传输系统仅用可设置在架子上的设备就可以实现,现有的最先进技术的光纤传输技术可以达到10Tb／s。同时在用户端,数字设备和计算机性能的巨大进步使展开多媒体服务成为可能,这些多媒体服务包括视频点播,电视会议,高清电视(HDTV),在线学习,网络游戏,网络聊天等等。这样带来的结果是在不久的将来每一个用户将会需要大于30Mb／s的基本带宽。然而,现有的利用铜缆桥接用户和核心网的技术已经达到了带宽的极限从而引发了所谓的最后一公里瓶颈。PON技术是一种重要的实现FTTx的技术。到目前为止,两种用时分复用PON技术——EPON和GPON被大规模应用。根据ITU-TG.984的GPON被广泛应用于美国和欧洲,根据以太网第一公里标准IEEE 802.3ah的EPON被广泛应用于日本和韩国。大多数意见认为TDMA PON在总体线速(虽然其有总体比特率增加到10Gb／s的趋势,例如所谓的10GEPON)和功率预算方面无法满足未来网络发展的需求。功率预算不仅限制了PON的分路比,也限制了OLT到ONU的距离。无源1：N分路器的使用会带来严重的损耗(例如一个1：32的分路器引入插入／分割损耗大于17dB)并且限制了可达到的连接长度。以上这些问题将随着波分复用无源光网络(WDM-PON)的引入得到缓和。在WDM-PON中,每一个ONU被分配一个单独的波长,这将为每个ONU提供更大的带宽。并且每个ONU可以工作在独自的速率而不是整体(WDM)的速率。由于每个ONU是通过物理波长被分开,所以网络安全和网络融合问题可以从根本上得到解决。另外WDM-PON的插入损耗比TDM-PON的分路损耗小。频谱分割技术是实现WDM-PON的一种关键技术,由于其结构简单和成本相对较低一直吸引了大量国内外研究,但是频谱分割WDM-PON始终面临功率预算不足和成本高的挑战。本课题采用基于LED的频谱分割WDM-PON系统,功率预算充足并且成本较为低廉。同时国内外对于频谱分割特性的研究已有一定的理论基础,但是缺乏实验支持。本课题基于实验平台,进行了对各种特性的深入全面的实验研究。本课题是国家自然科学基金重点项目：“智能化光接入网关键技术研究”(60672025)的研究内容之一。本文作者在研究生期间主要从事WDM-PON光接入网的研究,并作为研究人员之一,参与频谱WDM-PON光接入网实验平台的构建工作。在此期间的工作成果主要有：1、系统研究了国内外光接入网的发展情况,重点研究了频谱波分复用无源光网络(WDM-PON)的国际发展动态,分析了其特点及其优势；2、参加国家自然科学基金重点项目：“智能化光接入网关键技术研究”,主要研究频谱分割WDM-PON系统的研究,包括其关键技术,组网方案、,影响其性能的主要因素,以及改善频谱分割WDM-PON系统的主要方法。3、搭建了基于LED／SLD光源的频谱分割WDM-PON实验环境。在粗波分情况下光线路功率预算富余,系统灵敏度较好。在密集波分情况下加入放大器后功率预算充足、系统灵敏度可接受。验证了使用低成本的光源和接收装置的WDM-PON系统的实际可行性。4、密集WDM-PON系统在采用LED／SLD光源时面临的功率预算不足和系统灵敏度低的问题,本文采用了EDFA作为前置放大和线路放大来改善频谱分割WDM系统的性能。通过理论分析和实验测定分析了加入EDFA后的系统性能以及EDFA带来的噪声大小。5、针对实验搭建的频谱分割WDM-PON系统,对于其串扰性能进行了大量实验,通过对比实验结果和理论分析,得出了更有说服力的性能影响指标。本文是作者在研究生期间的理论学习和实际研发的总结,分为以下五章：第一章阐述课题研究的一些背景知识,以及作者在研究生期间的一些工作内容和成果；第二章介绍了频谱分割技术在WDM的系统中的应用,主要研究了WDM-PON的系统原理、组网方案和关键技术,其次研究了频谱分割技术与WDM-PON系统结合的应用；第三章研究了频谱分割WDM-PON系统的串扰特性,通过理论模型、实验测定和光谱图分析了串扰带来的影响。第四章利用实验条件,搭建了一个基于LED／SLD的频谱分割WDM-PON系统,测试了CWDM和DWDM的性能指标,验证了该系统的可行性。第五章提出了采用EDFA来改善频谱分割WDM-PON系统的性能,并通过理论和实验证明了性能上的改善；最后,作者指出现有工作的不足,对下一步的工作进行了展望。