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全光信号处理中需要高集成度的光电子器件和高速长距离的波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)传输系统的技术。现有的WDM系统,随着信息容量大、传输距离长、通信质量好、系统安全性可靠等要求的提高,其多信道的平滑扩容升级迅速受到网络研究者和运营商的关注,各种新型的调制格式也日益备受瞩目。而在光电子集成元件方面,微环谐振腔(Micro-ring Resonator)作为典型光子集成的平面光波导回路,具备相当的经济性、结构紧凑性和可靠性。伴随着半导体工艺的发展及成熟、光电子材料及器件集成技术的进步,其研究和应用在当今世界范围内不断地取得突破性成就。本论文从微环谐振腔的光学耦合特性和WDM系统中混合调制格式的传输性能入手,研究了相关理论,设计器件和系统结构进行模拟。本论文的工作微环的光学性能方面只做了初步的探究,学习了微环的应用,研究微环的耦合效率和微环其他相关参数的关系。结果表明,在模场传播中,光微环谐振腔的耦合效率随微环半径增大而提高,随着材料折射率、耦合间隙、波导宽度增大而减小。文章对幅移键控(Amplitude Shift Keying,ASK)、频移键控(Frequency Shift Keying,FSK)混合调制下的WDM系统传输性能则给出了较为详细的分析,根据不同的色散补偿模式和传输距离,以及调制信号的位置,给出不同情况下系统的传输性能;找到最佳的信号入纤功率,讨论可能限制系统传输结果的因素——如光纤中的非线性效应和色散。最后,文章还提出了一种新型ASK-FSK调制格式的高速转换,用以产生高速FSK信号。这种格式转化利用高阶非线性光纤中的光学克尔效应,改变了光场的偏振态并引起交叉相位调制。传统FSK信号的产生速度由皮秒量级提升至飞秒量级。而且理论和实验的结果吻合的非常好。