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当今社会中用户对高质量通信效果的宽带视频、流媒体业务、大数据云计算等新兴数据业务的应用需求日益增长。光通信网络因其带宽大和透明的传输数据成为了现代通信应用范围内的首选技术。但其对光纤链路内的非线性损伤十分敏感,人们迫切需求精确监测和补偿光纤链路中非线性效应的影响。因此,本论文重点研究了针对高速光纤通信系统中的非线性效应的监测原理,提出了灵活有效的链路光性能在线监测方案,同时搭建了监测的系统,进行系统的仿真实验验证。本论文首先详细阐述了光纤信道内非线性效应的产生机理以及其对光纤信道中信号的相位影响,根据基于Pilot导频的非线性在线监测机制及电域非线性时域相位联合补偿方案,本论文提出了一种基于FPGA的光纤链路非线性在线监测方案,并基于ISE软件搭建了仿真平台并验证硬件平台的可行性。仿真验证结果表明,该方案能实现光纤链路的数据传输和监测过程,并可以将FPGA产生的数字中频信号,经过DAC转换后加载进入光纤链路中传输,再经过滤波器、光电探测器和ADC转换后传输回FPGA做数据的相位偏差计算及补偿。最后,本文具体研究了高速传输协议JESD204B,并基于JESD204B标准建立了FPGA与ADC/DAC之间的接收端与发射端的数据传输架构,该架构分四个层级:应用层、加扰层、传输层、链路进行设计,传输层在传输数据末尾添加两位控制符,打包成为8位的数据组;加扰层采用自行同步加扰的模式,将进入加扰层模块的相邻数据异或后,与下一周期数据再次异或得到加扰后的结果;链路层主要完成发送数据组同步,发送通道初始化同步序列,接收端发出应答信号完成初始化过程。8B/10B编解码部分根据以极性偏差值进行编解码,保证有效的时钟转换及数据转换的频率。仿真结果表明,依据监测结果的相位偏差进行电域非线性时域联合补偿,可以实现BER小于10-2时,有效距离达到800km的传输指标。