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飞速发展的光通信技术促使人们对通信带宽的需求不断提高,骨干网的单信道传输速率已不再满足于2.5Gb/s和10Gb/s,未来将会有40Gb/s,甚至是160Gb/s的需求。本论文从偏振理论的研究着手,系统的分析并研究了160Gb/s高速光通信系统的各种限制因素。重点研究前向纠错编码(FEC)和偏振扰偏器在160Gb/s高速光通信系统中的应用技术。通过仿真和实验相结合的手段,得到了一些有益的结论:1)对160Gb/s高速光通信系统中的偏振模色散补偿技术进行了研究,在对偏振模色散(PMD)理论的深入研究和多种PMD补偿方案进行对比分析的基础上,发现现有PMD补偿方法存在结构过于复杂、成本高和补偿效果不理想等问题,提出在160Gb/s光通信系统中采用FEC和偏振扰偏器相结合的方法补偿PMD,改善系统的性能。2)深入研究了带内、带外和超强前向纠错编码的编码理论、码型特点和译码方法,分析了ITU-T建议的各种FEC的性能指标和适用范围。对9.95328Gb/s—10.66423Gb/s FEC模块的纠错能力进行了实验研究,在10Gb/s光通信系统中,通过PMD仿真器加入少量PMD,测试有无FEC时系统传输误码率和功率代价,发现采用FEC对PMD致功率代价有一定的改善作用。3)采用可调时延线进行了光时分多路复用实验,并对该复用器进行了时延精度分析,结果表明,可调时延线适用于160Gb/s时分复用系统和带有FEC模块的170Gb/s系统。4)分析比较了偏振控制器的工作原理和性能指标,完成扰偏器的性能测试工作。在2.5Gb/s光纤通信系统中,采用低速偏振扰偏器进行了传输实验,发现扰偏器可以显著改善系统性能。研究了扰偏器在40Gb/s系统中的应用,以及扰偏器对160Gb/s系统的影响。研究结果表明,扰偏器的速率是其对系统性能产生负面影响的重要因素。