在数据中心采用光学物理层网络编码（Optical Physical-layer Network Coding,OPNC）实现全光网络通信,是目前光纤通信研究的热点,有较高的学术价值和较大的应用价值。本文为提高数据中心的数据交换效率并减少时延和波长资源的浪费,将OPNC技术应用于数据中心无源光互联,并对技术方案所需的方法进行了深入地研究。主要完成的工作及创新点如下:（1）深入分析和评述了数据中心无源光互联结构的工作原理和现状,并对已有的OPNC系统进行了深入研究,指出基于SOA全光逻辑门系统占用波长资源多、基于偏振复用系统可靠性差、基于相干通信系统结构繁琐且实用性差等缺陷,重点分析了基于波分复用的OPNC技术方案,并针对其无法适用于超高速系统和精度过高等缺点进一步改进系统。将OPNC技术引入无源光互联,分别对平均时延和丢包率进行分析,仿真实验结果表明,在波长资源不足且系统高负载时,采取OPNC技术可大幅降低丢包率并且时延降低近100倍。（2）提出了在无源光互联中利用基于萨克纳克（sagnac）干涉仪的全光逻辑门实现OPNC的技术方案。深入研究了基于sagnac逻辑门的工作原理和系统结构,通过将基于sagnac的逻辑门与已有OPNC技术方案中的基于SOA的逻辑门进行对比,指出基于sagnac逻辑门在开关速率的优势。仿真实验结果表明,基于萨克纳克（sagnac）干涉仪的全光逻辑门OPNC超高速传输（20Gb/s）系统在同步/异步通信时可以实现无误码通信,波长资源占用量减少了50%,对接收/发送器件的精度要求更低;但耦合器的成本有所增加。（3）提出了在无源光互联中基于开关键控（OOK）和差分移位键控（DPSK）调制的相干通信OPNC技术方案。对相干光通信的现状进行评述,分析了光源线宽对相干通信的影响,利用MZ调制器对OOK和DPSK的调制原理进行深入分析,得到不同偏置电压下的调制模式。分别对基于OOK和DPSK相干通信OPNC技术方案的系统进行了设计,并针对影响系统可靠性的关键参数进行了仿真实验,实验结果表明,传输速率为30Gb/s的系统在光源功率差和线宽等影响下依旧可以达到无误码通信,波长资源占用量同样可减少50%,并且对光源功率要求不高,结构简单实用,无需增加耦合器成本,更加适合于数据中心中基于耦合器的无源全光互联结构的使用。