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随着人们通信业务的增长,下一代光纤通信系统需要提供更大的容量和更可靠的传输性能。在日趋成熟的波分复用(WDM)系统中,采用新型调制格式是提高通信容量和改善系统传输性能的重要手段。本论文在华为技术有限公司基金项目——高速DWDM系统全光中继技术研究的资助下,对现有调制格式的频域性质和频域的处理、新型调制格式的产生、相位格式信号的再生技术以及研究进展进行了研究,主要内容及研究成果如下:(1)在广泛阅读国内外文献的基础上,阐述了新型调制格式的研究意义、现有主要调制格式的分类以及各种调制格式类型的特点;综述了相位调制格式的光信号再生技术的研究概况,比较了各种再生技术的特点。(2)分析了光信号光谱的形成原理。首先研究了周期的数字序列频谱中基频的特性,并将光信号的频谱表达式分为模拟部分与数字部分,推导了不同调制格式的随机信号的频谱表达式和光谱形状,比较了幅度调制格式与相位调制格式信号的功率谱利用率;推导了OOK和MPSK格式信号的伪随机序列形成的光谱表达式和光谱形状;分析了决定信号频谱中线状谱的密度和线状谱高度的因素,并对光谱所反映的信号特性进行了探讨。(3)针对课题组提出的基于不同滤波器实现码型转换功能的方案,建立了滤波器直接进行光信号处理的理论分析模型。分析了利用滤波器对数字序列谱中基频的变换,将信号的滤波变换分为模拟脉冲波形的变换与数字序列的变换,并对各种码型变换过程的光谱变换过程进行了分析和讨论。利用VPI软件,就光纤中常见的衰减、色散以及SPM效应对光谱的影响进行了仿真和分析。(4)提出了利用两个并联PM以及MZM与PM级联结构产生16-QAM和64-QAM的方案,进行了方案论证;使用VPI软件进行了模拟仿真,对理论结果进行了分析。(5)利用Matlab模拟,对简并四波混频(FWM)效应产生的PSA的特性进行了研究;利用高非线性光纤(HNLF)中产生的PSA对DPSK信号的再生特性进行了模拟研究。