วิทยานิพนธ์ฉบับนี้รายงานผลการศึกษาการเพิ่มสมรรถนะของระบบสื่อสัญญาณผ่านเส้นใยแสงซึ่งใช้การสังยุคเฟสแสง (OPC) ตรงจุดกึ่งกลางโดยการกำจัดการกระจายตามความถี่อันดับที่สามและความไม่เสถียรของไซด์แบนด์ สำหรับการชดเชยการกระจายตามความถี่อันดับที่สามนั้น เราได้แสดงว่าการสะสมของการกระจายตามความถี่อันดับที่สามในระบบ OPCนั้นค่อนข้างเป็นแบบเชิงเส้น เราได้สาธิตความเป็นไปได้ในการสื่อสัญญาณความเร็ว100 กิกะบิตต่อวินาทีในระยะทางกว่า 10,000 กิโลเมตร โดยใช้เพียงแค่การชดเชยการกระจายตามความถี่อันดับที่สามเท่านั้น สำหรับการกำจัดความไม่เสถียรของไซด์แบนด์นั้นเรานำเสนอทฤษฎีการวิเคราะห์ความไม่เสถียรของไซด์แบนด์ที่สมบูรณ์ที่สุดในกรณีที่นำเส้นใยแสงสองเส้นที่มีคุณสมบัติต่างกันมาต่อกันเพื่อจัดการการกระจายตามความถี่ผลจากการวิเคราะห์พบว่าขนาดอัตราการขยายของความไม่เสถียรของไซด์แบนด์ลดลงเมื่อเพิ่มค่าการกระจายตามความถี่อันดับที่สองของเส้นใยแสงที่นำมาจัดการการกระจายตามความถี่ เนื่องจากการจัดการการกระจายตามความถี่โดยใช้เส้นใยแสงแบบแผนคลื่นเดียว (SMF)กับเส้นใยแสงแบบกลับการกระจายตามความถี่ (RDF) ซึ่งทั้งคู่มีค่าการกระจายความถี่อันดับที่สองที่สูงนั้น สามรถใช้กำจัดการกระจายตามความถี่อันดับที่สองและสามในเวลาเดียวกันได้ เราจึงนำคู่ของ SMF และ RDF นี้มาใช้ในระบบ OPC เพื่อกำจัดทั้งการกระจายตามความถี่อันดับที่สามและความไม่เสถียรของไซด์แบนด์ในเวลาเดียวกัน จากการคำนวณด้วยวิธีเชิงเลขพบว่าระบบที่ใช้วิธีที่นำเสนอนี้สามารถสงสัญญาณความเร็วสูงถึง200 กิกะบิตต่อวินาที ในระยะทางกว่า 10,000 กิโลเมตรได้เมื่อค่าความถี่ของการกระจายตามความถี่และค่ากำลังของสัญญาณได้รับการเลือกให้อยู่ในค่าที่เหมาะสม สำหรับการกำจัดความไม่เสถียรของไซด์แบนด์ เราเสนอการใช้การขยายสัญญาณแสงแบบแจกแจงผ่านปรากฏการณ์รามาน (DRA) เพื่อสร้างการแจกแจงของกำลังสัญญาณแบบกลับด้านในช่วงครึ่งที่สองของระบบ OPC ซึ่งจะทำให้เกิดการแจกแจงของกำลังสัญญาณที่สมมาตรทั้งระบบเมื่อเทียบกับจุดกึ่งกลาง จากการคำนวณด้วยวิธีเชิงเลขพบว่าสามารถสื่อสัญญาณความเร็ว200 กิกะบิตต่อวินาทีในระยะทางกว่า 10,000 กิโลเมตรได้เช่นกัน ในการคำนวณสัญญาณพัลส์ที่เดินทางในเส้นใยแสง เราได้พัฒนาวิธีหลายวิธีจากวิธีไฟไนต์ดิฟเฟอเรนซ์เชิงเวลา (FDTD) ผลของการคำนวณด้วยวิธีที่พัฒนาขึ้นมาใหม่ถูกนำมาเปรียบเทียบกับวิธี split-step Fourier ซึ่งเป็นที่นิยมใช้กันทั่วไปในการคำนวณสัญญาณที่เดินทางในเส้นใยแก้วนำแสง เราพบว่าวิธี FDTD ต่าง ๆ ที่ได้พัฒนาขึ้นมานั้นแสดงความเป็นไปได้ที่จะนำมาใช้คำนวณสัญญาณเดินทางในเส้นใยแสงได้ไกลหลายสิบกิโลเมตรภายใต้ความผิดพลาดที่ยังยอมรับได้