本文首先从理论上分析了在共极化双泵浦方案中，波长转换不会改变概率整形（PS）信号的概率分布，并且正交频分复用（OFDM）信号子载波的顺序可以保持不变的原因。然后，通过实验验证了全光波长转换后，PS-64QAM-OFDM信号通过高非线性光纤在零差相干检测系统中的传输。最后，通过实验证明，当波特率为20 Gbaud、误码率为1×10^-2时，普通64QAM信号的光信噪比（OSNR）损耗为1 dB，PS-64QAM信号的OSNR损耗改善了0.5 dB。

对基于半导体光放大器交叉增益调制效应的全光波长转换后的信号啁啾特性进行了分析。通过数值模拟方法研究了归零码和非归零码经过波长变换后的啁啾及波形变化特征,并研究了两种码型信号的啁啾与光功率、信号速率、波长、信号光消光比、码元波形参数、半导体光放大器偏置电流的关系。结果表明,当码元数量较少时,归零码与非归零码相比,信号会有更大的啁啾;上升沿(下降沿)占比小于10%信号周期时,转换光波形均会出现明显的过冲(下冲)现象,过冲(下冲)导致了转换光的啁啾峰值大于啁啾谷值;增加偏置电流会缓减过冲现象,同时会增加交叉增益效应,偏置电流在不同阶段对啁啾的影响效果是不同的;增大数据传输速率会使载流子浓度的变化加快,导致啁啾峰值(谷值)增加。光注入下增益峰值红移会使转换光啁啾对参考光波长和信号波长具有敏感性;消光比的变化也会改变半导体光放大器中的载流子浓度,进而影响转换光啁啾;增大参考光功率或者降低信号光功率能够导致啁啾降低。研究结果对基于半导体光放大器交叉增益调制效应的全光波长转换系统的实用化具有重要的意义。

理论分析和模拟仿真了双单边带离散多音频(Twin-SSB-DMT)信号经全光波长变换(AOWC)实现的多路传输。从理论方面研究双单边带信号的产生原理, 并对转换光与原始信号光之间的关系进行了分析。通过设置推挽式调制器双臂射频信号, 得到左单边带为离散多音频-正交幅度调制(DMT-4QAM)、右单边带为DMT-16QAM的双单边带信号。传输速率为20 Gbit·s-1的双单边带信号经过半导体光放大器中四波混频效应产生了1~8路高质量的转换光, 且转换光携带原始信号光数据, 从而实现高阶信号的多播传输。模拟结果表明: 双单边带DMT信号在低成本下提高了频谱效率和波长带宽的利用率, 改善了整个AOWC系统的性能。从星座图和误码率曲线可以看出, 接收端可对8路偏振不敏感的多播信号实现无串扰直接接收, 信噪比代价低, 进而有利于实现高质量的多播系统。

随着高速交换系统的发展,相干光OFDM(正交频分复用)信号逐渐被应用到AOWC(全光网交换)系统中。仿真实现了在SOA(半导体光放大器)中基于平行双泵浦结构的高速偏振复用OFDM信号的AOWC。从激光相位噪声及SOA注射电流方面对影响系统转换效率的因素进行了分析。仿真结果表明, 当光信噪比为18 dBm时, 转换光的误码率为1.3×10-4, 实现了224 Gbit/s相干光OFDM转换光信号的无串扰接收。

理论分析并模拟仿真了半导体光放大器(SOA)参数对高速偏振复用-正交频分复用(PM-OFDM)全光波长变换系统的影响。 SOA参数(包括增益饱和、光场限制因子、有源区内载流子浓度)均与系统波长转换效率有关。在达到SOA的增益饱和之前或在SOA的增益饱和附近，通过改变注入电流、载流子浓度、光场限制因子均可引起SOA增益系数的改变，从而影响系统的波长转换效率。通过改善SOA参数，实现了速率为40 Gbit/s的PM-OFDM信号在全光波长变换后的无串扰直接接收。

理论研究并模拟仿真了高阶边带抑制比对基于载波抑制平行抽运结构的偏振复用信号的全光波长变换系统的影响。根据贝塞尔函数曲线性质，通过控制射频信号电压，调节马赫-曾德尔调制器的调制深度，改变了各频率成分的光边带功率，进而得到具有不同高阶边带抑制比的偏振方向相同、相位锁定的平行抽运光，分析了不同边带抑制比下转换光的接收误码率性能。结果证明：通过控制调制器的调制深度在(1.7，2.0)范围内，对应得到边带抑制比在(7 dB，18 dB)范围内的平行抽运光，经过全光波长变换系统后x和y两个偏振方向上的转换光的误码率均达到10-10，可实现偏振不敏感信号无串扰地直接接收，因此可以不使用滤波器将残留边带过滤掉，从而降低了系统的复杂度及成本。

实验验证了一种结构简单的10 Gbit/s非归零信号(NRZ)通过高非线性光子晶体光纤（PCF）的四波混频（FWM）效应实现了单抽运偏振不敏感和宽范围可调谐全光波长转换。利用50 m光子晶体光纤较高的双折射效应，固定抽运光的偏振态与高非线性光子晶体光纤的双折射轴成45°夹角入射，信号光与抽运光在光子晶体光纤中进行四波混频时，其变换效率对信号光偏振态的随机变化不敏感，闲频光输出功率几乎保持不变。实验结果表明，所搭建的全光波长变换器在28 nm变换范围内，闲频光偏振敏感度低于1 dB，随着10 Gbit/s的信号光偏振态的变化，波长变换效率优于-13 dB的偏振不敏感全光波长变换器，闲频光信号Q因子大于7。

光交换核心节点是光交换网络的核心设备，其性能的优劣直接影响网络的吞吐量、时延等重要指标。文章提出一种SWCMSD(基于波长变换器的多播空分交换)模块的严格无阻塞光交换核心节点，在此基础上提出了三种调度算法，通过数学分析和实验仿真验证了算法的正确性。考察了这种核心节点在有无波长变换以及业务优先级不同的场景下阻塞率的变化情况，结果表明所提出的严格无阻塞光交换核心节点具有较低的阻塞率。

理论研究并模拟仿真了在半导体光放大器(SOA)中的基于平行双抽运结构的偏振复用十六进制正交幅度调制-正交频分复用(16QAM-OFDM)信号的全光波长变换(AOWC)。理论推导及仿真结果表明偏振复用16QAMOFDM信号可以经过全光波长变换实现偏振不敏感信号无串扰直接接收，并对影响系统转换效率的因素，如频率间隔、SOA 注入电流、信号光功率及信号光入射角等进行了分析，同时分析结果验证了理论推导的正确性。

基于电吸收调制器,对比分析了无延时干涉仪装置和有延时干涉仪装置条件下波长变换的情形.10 Gb/s归零码光信号波长变换的实验证明，延时干涉仪装置可有效消除变换后光信号的脉冲拖尾，并极大地改善信号的消光比指标.分析了电吸收调制器偏置电压、数据信号功率、变换波长等工作参数对波长变换性能的影响，发现无论有无延时干涉仪装置，均需合理设置偏置电压来优化波长变换信号的接收灵敏度；在-3.0 V偏置电压条件下，有延时干涉仪装置时，灵敏度增益达2.0 dB.