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近年来,随着网络带宽需求的急剧增加,骨干传输网络节点间和城域网络节点间的传输速率分别向着超100Gbps和100Gbps方向发展。单频带PM-OFDM(偏振复用-正交频分复用)光传输系统已经成为向超100Gbps速率光传输演进的备选方案之一。同时,若将100Gbps PM-QPSK(偏振复用-四相移相键控)调制相干接收DSP去损伤技术应用于城域光突发传送环网中,则可大大提高网络节点的吞吐量,提升系统容量。本文对超100Gbps PM-OFDM光传输系统中的同步及并行处理机制,100Gbps PM-QPSK调制光突发相干接收系统的关键DSP算法进行了深入研究,并取得了一定的创新性成果。本文的主要创新点和研究工作包括：1、分析了PM-CO-OFDM光传输系统中采样时钟偏差,符号同步偏差、载波频偏和相偏、光纤色散等对接收机中数据造成的损伤特性。为解决不同偏差算法间的相互影响,提出了一种采样时钟、符号及载波联合同步方案。该方案中将采样时钟频偏和载波残余频偏进行联合估计,并使用频域信道均衡来去除采样时钟定时偏差和符号定时偏差。在480Gbps PM-CO-OFDM光传输系统中的仿真结果表明,该方案对采样时钟频偏的处理范围可达[-2000,2000]ppm,对载波频偏的处理范围可达[-3.5,3.5]GHz,满足应用需求。2、为降低超100Gbps光传输系统中DSP算法实现对芯片处理速率要求,对480Gbps PM-CO-OFDM系统接收机中各DSP算法的并行处理需求进行了分析。在此基础上提出了一种480Gbps PM-CO-OFDM系统接收机中DSP算法并行处理方案,对各DSP算法进行了并行优化。在480Gbps PM-CO-OFDM光传输系统中的仿真结果表明,并行处理系统性能与串行处理基本相当,与串行处理相比并行方案能够将系统芯片时钟速率要求降低3个数量级。3、为解决光突发相干接收系统中可调谐激光器切换带来的瞬态效应问题,提出了一种基于训练序列适应载波频偏瞬变的PM-DQPSK调制光突发相干接收方案。该方案中使用插值拟合的方法对激光器频偏和功率瞬态变化进行估计,并将基于LMS算法的自适应均衡与偏振解复用和相位偏差估计与补偿进行联合处理。在112Gbps PM-DQPSK系统中对该方案的核心DSP算法和整体性能进行了仿真验证。仿真结果表明,该方案能够准确的跟踪激光器切换带来的瞬态频偏及功率变化,使光突发相干接收系统能够在激光器切换期间传输数据,从而将光突发包的开销降低到3%以下。