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近年来,人们对传输速率及带宽的要求越来越高,未来光网络势必需要高效、超大容量的光纤通信系统。为了提高频谱利用率以满足带宽需求,目前通常采取两种方法,即相干光正交频分复用技术(CO-OFDM)和奈奎斯特波分复用技术(Nyquist-WDM)。CO-OFDM具有良好的抗色散能力,但是其峰值平均功率比(PAPR)较高,对频率和相位噪声特别敏感。Nyquist-WDM是一个利用Nyquist脉冲整形使频谱满足奈奎斯特第一准则的技术,能实现较高的频谱效率,且在单载波系统中,Nyquist信号的PAPR较低,适用于基于相干检测的光纤长距离传输。本文对具有高频谱利用率的奈奎斯特(Nyquist)信号的产生方法及其在相干光通信系统中的光纤传输性能进行研究,开展的主要工作如下:1、提出 了一种光载偏振复用(Polarization Division Multiplexing,PDM)16QAM(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)Nyquist 信号的产生方法,并对PDM-16QAM Nyquist信号在基于偏振复用的相干光通信系统中的光纤传输性能进行研究。PDM-16QAM Nyquist信号采用Nyquist脉冲整形技术,与PDM-16QAM信号相比,其频谱利用率能提升一倍。同时,对PDM-16QAM Nyquist相干光通信系统进行仿真,研究PDM-16QAM Nyquist和PDM-16QAM信号在不同传输距离下的误码率性能。结果表明,在FEC阈值3.8×10-3处,224Gbit/s 16QAM-Nyquist信号和16QAM信号分别能在标准单模光纤中传输约720km和800km。此外,研究了采用基于数据辅助的频域均衡(frequency domain equalization,FDE)和OFDE(overlap frequency domain equalization,OFDE)均衡方法对信号的光纤传输性能的影响,仿真结果表明,OFDE方法对PDM-16QAM Nyquist信号和PDM-16QAM信号的传输性能均有很大的提升,在进行480km标准单模光纤传输后,OFDE方法与FDE方法相比能带来4.2dB的增益。2、提出了 一种基于双平行马赫增德尔调制器(dual parallel MachZehnder modulator,DPMZM)产生Nyquist光频梳的方法,用于基于相干检测的Nyquist波分复用(wavelength division multiplexing,WDM)光纤通信系统,并对 16QAM-OFDM信号在常规WDM光纤通信系统和Nyquist-WDM光纤通信系统中的误码率性能进行研究。由于16QAM-OFDM信号在波分复用系统中进行光纤传输时受到非线性损伤影响,仿真结果表明,当FEC阈值为3.8×10-3,60Gbit/s 16QAM-OFDM信号在Nyquist WDM和常规WDM系统中的传输距离约为40km和60km。