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国家的现代化信息建设与光传输基础设施建设紧密相关。光通信网络目前的发展是以快速扩展的规模、不断增长的容量、愈加丰富的业务、日益灵活的应用、日趋多样的需求。光纤通信的发展趋势是从低速率的单通道向超高速、多通道的全光通信网络方向前进，目前以及未来几年的局势下，在通信和信息产业领域必将展开一场全世界范围内的新一轮的国际化的激烈竞争。目前，40Gbps DWDM系统干线传输网的线路侧光传输应用的核心光模块是40Gbps RZ-DQPSK（归零-差分正交相移键控）和40Gbps NRZ-DPSK（非归零-差分相移键控）光收发模块。但基于未来光网络向更高速率的发展考虑，很多专家学者、系统供应商已经青睐基于采用偏振复用发射和相干检测接收的DP-QPSK（双极化四相相移键控）技术。利用DP-QPSK调制技术和相干接收技术，实现40Gbps光模块的长距离传输。40Gbps DP-QPSK具有很高的谱效率以及较大的色散和PMD容限，可以更好地提高线路利用率，为现有的密集波分复用系统提高光谱效率。本文在国家973计划资助项目(2010CB328301)下，对40Gbps DP-QPSK光收发模块展开了深入研究，主要内容如下：（1）研究分析了各种调制格式的调制和解调技术，重点研究了40Gbps光收发模块的DP-QPSK调制以及在相干解调接收技术；（2）研究基于各单元功能器件的接收光子集成芯片的实现技术；研究具有高速光信号相干接收功能的硅基光子集成工艺技术；研究数字相干接收的核心功能部件高速ADC和高速DSP芯片；研究了采用基于CMOS的DSP芯片进行高速信号处理。（3）详细分析了相干接收的接收原理，并对模块的发送、接收端进行了设计和分析。提出了40Gbps DP-QPSK光收发模块中需要解决的关键问题。