超宽带通信是一种利用超短脉冲作为信号载体的新型无线通信技术。美国联邦通信委员会（FCC）的规定要求超宽带信号的10dB带宽大于500MHz或者相对带宽大于20%，并且要求它的功率谱密度小于-41.3dBm/MHz。FCC同时开放3.1GHz到10.6GHz的频段作为超宽带通信频段。超宽带通信技术有一系列的优点：高传输速率，大通信容量，低功率消耗，系统结构简单和抗多径干扰等。然而，对超宽带信号功率谱密度的限制使得超宽带通信技术应用范围只有几十米。光载超宽带通信技术被认为是一种可行的方案用以大大增加超宽带信号的传输距离。本论文主要研究光载超宽带系统中超宽带脉冲产生和调制两个关键技术。本论文的主要内容可以概括为以下几点(1)分析了光学超宽带的时域特性和频域特性。综合系统成本与脉冲频谱特性，高斯脉冲一至四阶导数成为最为可行的光学超宽带脉冲。随着求导阶数的增加，脉冲的10dB带宽变大，频谱能量效率增加。(2)研究了五种新颖的光学环镜结构，并从理论和实验上推导了这些光学环镜产生超宽带脉冲的可行性。与此同时，我们通过计算获得了10dB带宽为10.5GHz的超宽带脉冲，并在实验中获得了10dB带宽为12.5GHz的超宽带脉冲。(3)研究了利用双泵浦光学非线性环镜结构实现超宽带脉冲调制技术。基于该结构，我们实现了脉冲幅度调制、极性调制、形状调制和码分多址编码调制。