接入网是用户终端进入骨干网的桥梁，是信息传送体系的“最后一公里”网络。过去几年，随着用户对IPTV、高清视频、在线游戏等高带宽业务需求的急剧增加，接入网技术发生了翻天覆地的变化。PON（无源光网络）以其传输容量大、成本低、全业务支持等优势成为热门的接入网技术。PON技术经过APON/BPON（ATM无源光网络/宽带无源光网络）时代的探索，逐渐发展出EPON（以太无源光网络）和GPON（以太无源光网络）两大标准体系，并凭借各自优势在全球得以广泛推广与应用。随着IPTV、HDTV、双向视频以及在线游戏等大流量业务的逐渐开展与普及，每位用户的带宽需求预计将每5年增长一个数量级并有加速趋势。无论是EPON还是GPON，现有的PON都将出现新的带宽瓶颈。因此需要继续积极研发NG-PON（下一代无源光网络）技术。基于此，许多混合无源光网络系统应运而生，如WDM/TDM （波分复用/时分复用）混合PON、OCDM/TDM （光码分复用/时分复用）混合PON、OCDM/WDM/TDM混合PON等，这些混合PON系统为接入网提供了更多的用户接入数目和更高的传输速率。但是也出现了一些新的问题，比如每个ONU（光网络单元）都必须占有二维至三维的资源（时域、波长域、地址码域等），这样使得系统的成本急剧上升，这对于成本敏感的接入网是很大的挑战。本文主要研究基于OCDMA技术的新型混合PON方案：将OCDMA技术引入到PON中，使这新一维资源对原有的PON系统透明，从而使混合PON尽可能多地继承原有的技术和设备，在实现系统升级的同时，不增加系统复杂度，从而降低系统成本。此外，还对OCDMA部分关键技术如光编解码器的设计和系统噪声的抑制方法等开展了研究。本文的主要研究工作如下：一、基于OCDMA的混合PON研究（1）OCDM/WDMA混合PON方案论文第二章首先针对DS-OCDMA（直接序列-光码分多址）非相干系统在光域的独特特点进行了理论建模分析。分析结果表明：光信号在采用延迟法进行OCDMA编解码时，如果多路波长信号使用同一个光地址码，则系统可以用一组编解码器和对应的一个光地址码对多路波分复用信号同时进行编解码，而在传统的电CDMA技术中，即使每一路波长信号都采用了一样的地址码，如果多路信号不严格同步，仍然必须对每一路信号单独进行编解码。然后基于此独特特点提出了一种混合OCDM/WDMA PON方案并进行了实验仿真验证。同传统的混合WDM/OCDMA系统相比，此系统中光地址码不再是每个光网络单元的地址，而是该混合PON中的虚拟光纤，它可以使WDM-PON系统实现无缝升级，并且大大减少了混合PON中的光编解码器数目，从而进一步降低系统成本。仿真结果证明了此系统的可行性。(2)平滑升级的OCDM/TDMA混合PON方案第三章针对宽带接入网络的发展趋势和下一代接入网络业务急剧增长的需求，提出了一种用于升级TDM-PON的SAC-OCDM/TDM（频谱幅度编码-光码分复用/时分复用）混合PON方案。为了尽量不改变已铺设TDM-PON的ONU和OLT（光线路终端），本系统利用全光处理的独特优点将地址码这新一维资源仅限于传输馈线两端之间，使其不会延伸到ONU端和OLT端，从而使其对ONU和OLT透明，同时该方案利用了OCDMA的频谱幅度编码技术，使得光码分复用的处理与所传输信号的时隙、速率等无关，从而实现现有TDM-PON的平滑升级。最后根据提出的方案，进行了实验验证，实验结果证明了该系统的可行性。二、 SAC-OCDMA关键技术研究（1）SAC-OCDMA光编解码器设计第四章内容首先分析了已经存在的应用于SAC-OCDMA（频谱幅度编码-光码分多址）系统的各类编码器工作原理和特点，然后设计了一种基于WSS（波长选择开关）的SAC-OCDMA系统光编码器和光解码器。此编解码是基于液晶的偏振调制原理设计的，具有可重构和高阻塞率特性。在解码器设计时，还充分考虑了SAC-OCDMA系统的平衡接收策略，实现了在一个设备中同时实现解码和补偿解码的方法，简化了接收端复杂度，降低了系统成本。最后，对该编解码器进行了实验验证，实验结果证明了该编解码器具有高达40dB的阻塞率和灵活重构的特点。（2）SAC-OCDMA系统噪声抑制方法第五章内容首先分析了在SAC-OCDMA系统中影响系统性能的主要噪声来源，然后针对SAC-OCDMA系统中不平坦宽带光源带来的噪声问题，提出了一种抑制SAC-OCDMA系统噪声的功率均衡方法。该方法是将SAC-OCDMA系统中使用的编码器进一步开发，采用差异化电压控制，在实现编码的同时，对宽带光源进行功率均衡。最后进行了实验验证，结果表明通过编码器的宽带光源均衡，系统的误码率和眼图大大得到改善，为系统提高约8dB的功率增益。该方法在不使用额外器件的条件下，增强了系统性能，减小了系统复杂度和降低了系统成本。