在过去的几十年中,由于网络用户数量和每个用户消耗的流量不断增加,网络流量几乎呈指数增长。为了应对爆炸增长的网络流量,光通信技术发展迅速,例如,采用高级调制格式提高光网络的光谱效率;采用可重构光分插复用器增加网络灵活性,实现动态光网络。在动态光网络中,信号的发射功率、调制格式、比特率以及信道带宽、传输路径等均可调,进一步提高了资源利用率。为了实现动态光网络的智能管理,降低运行成本,保证资源的优化配置,必须能够连续监测各种光性能参数。在众多的光性能参数中,光信噪比是非常重要的指标,因为其直接反映了光链路质量,因此本论文主要就光信噪比监测展开研究。概括全文的研究成果,主要有以下几个方面:1、提出了一种基于归一化自相关函数的OSNR监测技术。该OSNR监测技术基于信号和噪声的归一化自相关函数不同,通过理论分析和实验验证证明带噪信号的归一化自相关函数与OSNR的相关性,从而实现OSNR监测。实验结果表明该方法有超宽的OSNR监测范围,对32 Gbaud PDM-QPSK信号实现了从-10 dB到25 dB误差在±0.5 dB以内的监测,该范围能够涵盖几乎所有的通信应用场景,是目前报道的OSNR监测方案中最宽的,且该监测方案对环境不敏感,重复性好。此外,通过对信号归一化自相关函数的多项式拟合实现了无需信号先验信息的OSNR监测,使得基于归一化自相关函数的OSNR监测方案能够更加实用,通过多项式拟合还扩展了 OSNR监测范围的上限,从25 dB扩展到27 dB,上限的扩展使得该方法能够兼容更高级更复杂的调制格式。2、提出了两种与神经网络相结合的OSNR监测方案。首先,提出了归一化自相关函数与神经网络结合实现调制格式识别和OSNR监测,实验结果表明该方案实现了准确率为100%的28 Gbaud QPSK信号、16QAM信号和PAM4信号的调制格式识别,且对上述三种信号的OSNR监测范围均能达到0到30 dB(误差在±0.5 dB之内)。此外,还提出了低速采样信号频谱与神经网络结合实现多参数光性能监测,包括调制格式识别、比特率识别、OSNR监测等。信号频谱通过低速光电探测器的输出波形傅里叶变换得到,能够有效降低光性能监测的成本。仿真结果表明,该方案实现了QPSK和16QAM信号的调制格式识别,以及25 Gbaud、28 Gbaud和32 Gbaud的信号速率识别,准确率均为100%;对上述所有信号OSNR的监测范围均达到了9.5 dB到27.5 dB(误差在±l dB之内)。3、提出了三种基于干涉法的OSNR监测技术。首先,提出了单延时干涉仪OSNR监测技术的延时选取原则,通过优化干涉仪的延时选取,能够有效减小OSNR监测误差,扩大OSNR监测范围。实验结果表明通过选取最优延时值,对112 Gb/s PDM-QPSK信号能够实现OSNR监测范围从1dB到30 dB(误差在±0.5 dB之内),且实验分析证明了此延时选取原则应用范围较广,能够适用于不同的滤波器带宽、滤波器形状、信号调制格式、信号速率等。其次,提出了基于Lyot-Sagnac干涉仪的OSNR监测技术,在Lyot-Sagnac干涉仪中,干涉信号所经历的路径完全相同,能够有效避免MZI干涉仪的干涉臂分光不均而导致干涉消光比下降的问题;通过调节偏振控制器在Lyot-Sagnac干涉仪中引入了两个不同的延时值从而实现对信号干涉特性的拟合,能够实现无需信号信息的OSNR测量。实验结果表明对200 GHz ITU间隔的4×40 GBaud NRZ-QPSK信号OSNR的监测范围为7.5 dB到25 dB(误差在±0.5 dB之内)。最后,设计制作并实验验证了一种基于并联不对称MZI的硅基可集成OSNR监测器,通过硅基集成实现了OSNR监测的小型化、集成化,具有广阔的应用前景;由于硅基芯片中采用了MMI实现分光,因此该OSNR监测器有很好的带宽特性能够应用于WDM系统中。实验结果表明对4X28 GBaud NRZ-QPSK WDM信号,该OSNR监测器的监测范围为7.7 dB到24.8 dB(误差在±0.5 dB之内)。