随着各国宽带网络建设的推进,IPTV、视频点播、在线游戏等高带宽新业务不断涌现,以无源光网络为代表的有线宽带接入网络需要提供更大的传输容量才能满足日益增长的用户接入带宽需求。目前,以时分复用技术为基础的无源光网络的传输容量已经达到单波长10Gbps,继续采用时分复用技术对现有网络进行提速和扩容,技术难度大,成本高昂,对成本非常敏感的接入网络并不适用。正交频分复用技术和波分复用技术是近几年来新一代光接入网中被广泛讨论的技术,它们具有技术方案成熟、系统扩容方便等优点,得到了学术界和业界的广泛认可。本文围绕着这两项新型技术在新一代光接入网中的应用,研究了OFDM信号光接入网中的传输性能,并设计了可用于下一代光接入网中的可调谐光器件,具体工作如下:(1)研制了高速直调的可调谐激光器可调谐半导体激光器的调谐范围大,调谐能耗低,完全符合下一代光接入网的需求,是目前光接入网的研究热点。论文通过与北京半导体所合作,成功地封装研制了3dB带宽可达10GHz的可调谐激光器,其波长调谐范围达到9nm,调谐精度小于0.1nm。经过初步测试,能够实现10Gbps OOK和16-QAM OFDM信号的无误码传输。(2)设计基于微动马达的可调谐光滤波器将波分复用技术引入到光接入网后,光用户单元的无色化是新一代光接入网络中需要解决的一个问题。论文从承担的863重大专项的项目需求出发,研制了基于微动马达的可调谐光薄膜滤波器,其3dB带宽为0.4nm,调谐范围从1551nm到1560nm,波长调谐范围超过8nm,插损小于4dB。经过测试,能够满足10Gb/s OFDM信号的无误码传输,功率预算超过30dB,引入的功率代价约为1dB。该滤波器的研制为新一代光接入网的实用化提供了一种可行的解决方案。(3)可调谐滤波器的啁啾管理方案研究相对于外调制方式来说,接入网中广泛采用的直调方式容易受到啁啾的影响。在传输速率大于2.5Gb/s的NRZ数字传输系统中,啁啾会和光纤色散一起作用,极大地降低信号的传输距离和性能。论文利用可调谐光滤波器的边沿对直调信号进行啁啾管理,在实现可调谐滤波的同时改善了接收端信号的质量,提高接收机的接收灵敏度,增加系统的功率预算。(4)设计并实验验证了基于可调谐光器件和线性光接收机的波分复用正交频分复用光接入网结构OFDM信号的频谱效率高,是下一代光接入网的备选调制方案之一。论文结合这一发展趋势,重点分析了OFDM信号在OFDM-PON中经历的各种非线性损伤,探讨不同光电器件的非线性损伤对OFDM-PON系统性能的影响,通过设计线性光接收机和采用预失真算法来提高OFDM信号的传输距离和功率预算。最后,结合已研制的可调谐光器件,提出并实验验证了两种波分复用正交频分复用光接入网,其下行传输速率均可达到40Gb/s,传输距离超过20公里,分支比超过1:32。(5)提出并实验验证了两种基于可调谐激光器的交换式光接入网结构可调谐激光器的波长调谐能力使得在新一代光接入网中实现波长的动态调度和迁移成为了可能。论文利用循环AWG的输入输出特性提出了两种交换式光接入网结构,波长可以作为一种资源在交换式光接入网中灵活地调度和迁移。系统实验表明,两种交换式光接入网都可以实现超过32dB的系统功率预算。