本文围绕先进光网络中的若干关键技术，包括差分正交相移键控(DQPSK)调制系统中的非线性相位噪声、IP业务的突发性对DPSKWDM网络的影响、全光自同步、信头提取和全光非门等，做了详细的研究，主要研究内容如下： 1.首次研究了在DQPSK调制下波分复用(WDM)系统中由交叉相位调制(XPM)效应和自相位调制(SPM)效应引起的非线性相位噪声；分析了色散补偿方案对非线性相位噪声的影响；比较了非线性相位噪声对DPSK和DQPSK等调制方案的影响。 2.分析了当IP业务直接承载在DPSKWDM网络中时，网络的负荷对非线性相位噪声产的影响，计算了网络的IP分组错误率。 3.提出了一种基于半导体光放大器(SOA)和延迟干涉仪(DI)的新型自同步方案，以提取光网络中帧或分组的同步时钟；通过数值仿真检验了方案的性能，并分析了脉冲宽度、DI延时、SOA载流子寿命时间等关键参数对系统的影响。 4.提出了一种基于SOA和DI的新型信头提取方案，通过数值仿真验证了方案的可行性，并对SOA载流子寿命等参数做了优化设计。 5.改进了基于SOA-Sagnac干涉仪的异或门结构，通过数值仿真验证了方案的可行性，并对其中的若干关键参数做了优化。