随着光联网技术的快速发展和人们对各种业务需求的爆炸式增长,光网络不断向高速率、大容量、透明化和智能化的方向演进,形态和行为趋于复杂,因此,需要性能优越的光性能监测(OPM)技术,来保证光网络的高质量服务。传统的利用光谱分析的链路监测方法有很大的局限性,对OPM技术的新要求,驱使人们研究光网络链路性能监控的新方法和新技术。其中,基于激光光源和光纤本质上非线性复杂动力学行为的混沌理论的OPM,被认为是可选方案之一。本文基于混沌理论和时间序列分析方法,对光网络中光纤链路的性能监测,进行了深入的理论和实验研究。具体完成如下工作(1)基于混沌时间序列分析方法,实现对时间序列常见混沌表征参数的提取,包括吸引子图、最大Lyapunov指数、递归图及递归量化分析。通过分析典型系统时间序列的混沌表征参数,验证仿真程序的正确性。(2)基于混沌理论和非线性动力学的相关性,对光纤链路中影响物理性缺陷程度的部分因素进行了仿真分析,主要包括单波长通道光纤链路中发射光功率、传输距离及色散补偿对链路混沌状态的影响,以及WDM波长通道光纤链路中发射光功率、复用波长通道数、色散与传输距离对链路混沌状态的影响。(3)基于混沌理论和模式识别相结合的方法,实现了适用于单波长通道光纤链路和WDM多波长通道光纤链路的监测仿真系统。计算时间序列的最大Lyapunov指数,构造对应递归图,将递归图和唯相位最优熵滤波器组的输出峰值、及最大Lyapunov (?)(?)数共同送入人工神经网络的输入神经元,人工神经网络判定输出当前混沌区域,即物理性损伤程度。同时,还设计实现了该仿真监测系统基于Matlab GUI的界面。(4)搭建了高速率、长距离的单波长通道光纤链路和WDM多波长通道光纤链路实验系统,通过在发射端调节不同的入纤光功率,测试验证了光纤物理性缺陷对传输信号混沌状态的影响,并与仿真结果进行了对比,发现测试结果与仿真结果表现出基本一致的规律。