偏振移位键控是一种利用光载波的偏振态完成信息传输的数字调制技术。它是恒定功率调制。二进制直接检测一偏振移位键控的灵敏度已经被证明比强度调制一直接检测好3dB。它能很好地抑制波分复用系统中自相位调制、交叉相位调制引起的交叉干扰。 多进制偏振移位键控可使光纤通信系统中每个符号传输多个比特成为可能，不仅能非常有效地提高系统的色散容限，还可以提高光纤通信系统的频谱效率、降低系统的符号速率，进一步降低高速电子设备的花费。 偏振移位键控需要在接收端进行电或光的偏振跟踪；差分偏振移位键控利用前后符号的相对变化进行解调，无需偏振跟踪，并且可以简化接收机结构、提高接收机启动速度。 四进制差分偏振移位键控发射机的设计与研究是本文的主要内容，包括系统方案设计、电路的硬件设计、软件设计、电路的调试和整个四进制差分偏振移位键控的传输实验。 本文为了提高四进制差分偏振移位键控的色散容限，提出了一种改进方案，仿真证明色散限制传输距离能提高60km。