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随着互联网信息时代的发展，能够进行长距离、大容量传输的高速相干光通信系统成为当前的研究热点。然而，光纤通信系统所固有的色散、非线性等传输损伤会严重影响传输质量，甚至成为限制长距离传输的重要因素。因此针对这一问题，人们提出基于数字信号处理（DSP）的数字反向传输（DBP）技术来补偿光信号在传输过程中受到的光纤损伤。该技术理论上可以完美地补偿光信号在通信链路传输过程中所受到的所有确定性的传输损伤，故而被认为是联合补偿光纤线性和非线性效应最合适的方案之一。
然而，DBP算法的补偿效果受限于光纤通信系统中非确定性的统计型损伤的影响，如：非线性信号-噪声相互作用（NSNI）和偏振模色散（PMD）效应。因此，研究NSNI和PMD对非线性补偿光纤通信系统的影响十分重要，这可以为改进DBP技术提供指导，进而增加相干光通信系统的传输距离和信道容量。本文的主要研究工作和创新点如下：
（1）本文重点研究基于DBP算法的非线性补偿技术。根据DBP算法的理论依据及数值解法，对9信道256Gb/s的PM-16QAM系统进行联合仿真，验证并分析DBP算法的非线性补偿效果。
（2）对于完全补偿了信号-信号间非线性相互作用的相干光传输系统，系统的通信性能受到NSNI的限制。本文提出全阶NSNI的理论模型，由此模型出发可以对系统的通信性能做出准确的预测。文章以速率为256Gbit/s，调制格式为PM-16QAM的近奈奎斯特-波分复用系统为例，对全阶NSNI模型进行验证。模拟结果表明，仅考虑一阶和二阶NSNI效应会高估系统的通信性能，全阶NSNI模型则能较准确的反映NSNI效应对系统的影响。而且本文提出的NSNI模型适用于各种非线性补偿方案的传输系统。
（3）本文研究PMD对DBP算法有效性的影响，即：PMD致DBP补偿代价。本文主要研究不同传输信号带宽及光纤色散对PMD致DBP补偿代价的影响。模拟结果表明，在光纤PMD系数不变的情况下，较大的信号带宽进一步加重了PMD致DBP补偿代价，从而会降低DBP算法的补偿效果。另一方面，较大的光纤累积色散则能减小PMD致DBP补偿代价，从而会改善DBP算法的补偿效果。
然而，DBP算法的补偿效果受限于光纤通信系统中非确定性的统计型损伤的影响，如：非线性信号-噪声相互作用（NSNI）和偏振模色散（PMD）效应。因此，研究NSNI和PMD对非线性补偿光纤通信系统的影响十分重要，这可以为改进DBP技术提供指导，进而增加相干光通信系统的传输距离和信道容量。本文的主要研究工作和创新点如下：
（1）本文重点研究基于DBP算法的非线性补偿技术。根据DBP算法的理论依据及数值解法，对9信道256Gb/s的PM-16QAM系统进行联合仿真，验证并分析DBP算法的非线性补偿效果。
（2）对于完全补偿了信号-信号间非线性相互作用的相干光传输系统，系统的通信性能受到NSNI的限制。本文提出全阶NSNI的理论模型，由此模型出发可以对系统的通信性能做出准确的预测。文章以速率为256Gbit/s，调制格式为PM-16QAM的近奈奎斯特-波分复用系统为例，对全阶NSNI模型进行验证。模拟结果表明，仅考虑一阶和二阶NSNI效应会高估系统的通信性能，全阶NSNI模型则能较准确的反映NSNI效应对系统的影响。而且本文提出的NSNI模型适用于各种非线性补偿方案的传输系统。
（3）本文研究PMD对DBP算法有效性的影响，即：PMD致DBP补偿代价。本文主要研究不同传输信号带宽及光纤色散对PMD致DBP补偿代价的影响。模拟结果表明，在光纤PMD系数不变的情况下，较大的信号带宽进一步加重了PMD致DBP补偿代价，从而会降低DBP算法的补偿效果。另一方面，较大的光纤累积色散则能减小PMD致DBP补偿代价，从而会改善DBP算法的补偿效果。