近几年来,互联网业务的迅猛增长对骨干网络和接入网络的传输和处理能力提出了更高的要求,刺激了光纤通信新技术的发展,出现和发明了大量新型的光纤通信器件,新型的光纤通信子系统也取得重要进展,光纤通信又一次出现了蓬勃发展的新局面。本论文围绕光纤通信系统中的子系统设计,以提高系统传输性能,确保信号传输质量为目标,主要对码型调制和性能监测技术进行了研究,具体在以下几个方面:基于双平行调制器的多码型发射机:光发射机是光纤通信中的基本设备,它负责将待发射的电信号通过调制等方式变换成光信号,并送入光纤传输。目前,虽然光发射机研究较多,但是码型可调的光发射机的研究很少见诸报道。多码型发射机可以根据应用环境的不同及时地调整发射码型,在应用中具有现实意义。本论文第二章利用双路Mach-Zehnder调制器,它可以产生Duobinary,RZ-AMI以及Manchester等码型,并可以方便地在各种信号格式之间切换,适用于不同应用环境下对不同调制码型的要求。通过上述调制码型的产生,证明了信号编码也可以利用双路Mach-Zehnder调制器在光上完成。Duobinary和RZ-AMI信号的产生说明对光信号实现了加减运算,Manchester信号的产生说明对光信号产生了等效的异或运算。基于偏振正交载波复用的DPSK系统中的频率偏移监测技术:差分相移键控(DPSK)信号是光纤通信中常用的调制格式之一,由于判决门限固定,采用平衡接收的DPSK信号相比OOK信号接收而言对光信号的功率变化提供了更高的容忍度。然而,在DPSK解调系统中要求DPSK信号中心频率与干涉仪中心频率对准,而激光器长期工作的不稳定性会给DPSK信号接收带来功率代价。本文在第三章详细报道了我们提出的基于偏振正交载波复用的频率偏移监测方法,它具有监测装置简单,监测灵敏度高等特点,且监测信号输出与频率偏移之间近似为线性关系,这就为DPSK解调系统的反馈控制提供了良好的条件。基于相干检测的带内OSNR和光谱监测技术:OSNR监测是了解系统工作性能,估计信号传输质量的一个重要的技术手段。然而,在可重构光网络中,由于每一信道经过的物理路径不同,使得带内OSNR监测成为一个重要的问题。本论文第四章详细分析了已有的OSNR监测技术的优势和不足,提出了一种基于相干检测的带内OSNR和光谱监测技术,实验结果表明,在16-30dB的范围内,我们提出的OSNR监测技术可以较精确地监测信号的OSNR,使用相干检测方法得到的OSNR值与标准值相比,最大误差不超过0.5dB。使用相干检测技术,我们还实现了带内ASE光谱和信号光谱的监测。测得的带内ASE光谱揭示了滤波器的通带特性,通过结合信号光谱,可以用来监测滤波器中心与信号中心波长的频率漂移。实验结果表明,我们提出的方法可以较准确地完成这一功能。抗偏振传输损伤的带内OSNR监测技术:在WDM光纤传输系统中,XPM效应导致的偏振散射效应(Polarization Scattering)会造成信号的偏振状态产生随机变化,这就破坏了已有的OSNR监测方案成立的条件,给OSNR监测带来很大的误差。因此,寻找一种抗偏振传输损伤的OSNR监测技术就显得愈发重要。本文第五章提出了一种基于拍频噪声测量的OSNR监测方案,该技术适用于光同步传输数据。对于类SONET数据流,实验验证了在偏振散射效应存在的情况下所提出的OSNR监测方案的性能。实验结果表明,所提出的方案可以抵抗偏振传输损伤,在10－27dB的范围内,OSNR监测误差不超过0.8dB。同时,验证了所提出的OSNR监测方案对同步分组数据流的OSNR监测效果,所得结果表明,对两个分组的数据流,在10－25dB的范围内,最大的OSNR测量监测误差小于0.6dB。