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信息的传播方式已从最初的点对点传播发展出纷繁复杂的通信网络。互联网是广为人知的通信网络。现代社会的正常运转已经离不开它,而未来的互联网流量需求将会持续增长。光纤通信系统,作为信息传输网最重要的基础设施,有着向100Gb/s以太网演进、动态重构、软件光传输等发展趋势。光正交频分复用(Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OOFDM)调制技术能够用于通信网络的传输速率平滑升级,以适应传输速率的不断增长；同时,现代光网络正朝着高度自适应和可重构的方向演进,这些特点能够极大地减少系统升级引起的设备更新和人工成本。因此OOFDM技术是一种有潜力的面向未来的技术。本文首先回顾光纤通信技术和OFDM技术各自的发展历史以及光纤通信领域引进OFDM技术的过程；然后,从理论上分析OFDM技术的基本原理和单模光纤(Single Mode Fiber, SMF)信道特性；接着,分析基于双电极铌酸锂-马赫曾德尔调制器(LiNbO3 Mach-Zehnder modulator, LN-MZM)的信号从电域到光域的转换过程。在此基础上,介绍直接探测光正交频分复用(Direct Detected OOFDM, DD-OOFDM)和相干光正交频分复用(Coherent OOFDM, CO-OFDM)的OOFDM系统,分析二者的优缺点,并分别提出改进各自接收性能的方案：(1)对DD-OOFDM系统接收性能的优化。由于DD-OOFDM的频谱效率(Spectral Efficiency, SE)不高,而信号自身的拍频干扰(Signal-to-Signal Beat Interference, SSBI)会损害系统性能,本文提出了一种能消除SSBI的平衡探测(Interference Cancellation Receiver based on Balanced Detection ICRBD)接收结构,研究了单边带光正交频分复用(Single Side-Band OOFDM, SSB-OOFDM)信号经过标准单模光纤(Standard Single Mode Fiber, SSMF)传输后采用ICRBD消除SSBI的OFDM信号接收性能。仿真结果显示,在经过5×100km的SSMF传输之后,速率为40Gb/s的16-QAM调制子载波的SSB-OOFDM系统能把边带OOFDM和光载波之间的保护频带(Guard Band, GB)降至2GHz,而仍然保持误矢量幅度(Error Vector Magnitude EVM)在16-QAM的前向编码(Forward Error Correction, FEC) EVM限度以下。而且该接收结构对激光器线宽、信道的噪声和线性损伤都有良好的容忍度。(2)对CO-OFDM系统接收性能的优化。CO-OFDM在接收端采用相干接收,对相位噪声(Phase Noise, PN)更敏感。PN会引起OFDM系统的公共相位误差(Common Phase Eorror, CPE)和载波间干扰(Inter-Carrier Interface, ICI)。通常可利用导频对信道和相位噪声进行补偿,如梳状导频。但梳状导频自身也会受到周围数据子载波的干扰。针对这种情况,本文提出一种新型的梳状导频设计方案,在导频子载波(Pilot Subcarriers, PSs)旁边插入空子载波,也即保护子载波(Guard Subcarriers, GSs),用以减小PSs所受到的ICI,使系统接收端能获得更纯净的导频信息,以降低信道补偿和相位噪声的损伤。本文搭建了传输速率为20Gb/s四相移键控(Quaternary Phase Shift Keying, QPSK)格式调制子载波的CO-OFDM传输链路。仿真结果表明,经过50km长度的SSMF传输之后,新型的导频设计方案能把接收QPSK信号的EVM减小3%。