随着光纤通信朝着高速率和长距离传输方向的发展,基于双偏振双载波正交幅度的调制格式进入了人们的视野。作为400Gbit/s相干光通信中的核心器件,4OOGbit/s集成相干接收机能对DP-16QAM光信号进行解调,具有广阔的发展前景和极高的商用价值。本论文以400Gbit/s DP-16QAM集成相干接收机为主要研究对象,围绕其基本原理、关键部件仿真建模、混合集成方案、重要参数和系统测试等内容展开论述。主要工作和创新点如下：(1)明确相干接收机光学前端三种噪声源,利用Matlab建立接收机仿真模型,分析比较了相对强度噪声、热噪声、CMRR对接收机性能的影响,并得出结论：当PLO较低时,系统性能由热噪声占主导地位。当PLO较高时,系统性能由本振光源相对强度噪声LO-RIN占主导地位,此时提升CMRR,可以显著提升接收机的灵敏度。(2)提出了一种监测ICR平衡探测性能的新方法。只要已知跨阻放大器型号和激光源功率,分别求出接收机的热噪声和相对强度噪声,就可以仅通过监测最佳LO功率来获得CMRR的值。(3)设计了一种90°混频器与1×4PD阵列混合集成结构。与此同时,提出了新的无源耦合对准方法,并对集成结构的振动与冲击特性进行了有限元仿真分析。仿真结果表明：在一定的谐振和冲击条件下,波导不会被破坏,证明了这种混合集成方式在耦合过程中具有高度的抗振动、抗冲击特性。(4)介绍了相干接收机的关键指标,包括S参数、CMRR、THD和skew的测试原理和方法,搭建了测试平台,并将测得的结果与标准定义比较,结果表明：小信号带宽约为20GHz, CMRR约-20dB, THD为0.13%,均符合标准定义。最后搭建了400Gbit/s DP-16QAM相干光传输系统实验平台,对其传输性能进行评估并得出星座图,结果表明,相干接收机传输性能良好。