为了应对信息传输要求的不断提高，光纤通信系统正向着更高速率、更大容量、更长跨度的趋势发展。近年来，无线领域的正交频分复用（OFDM，Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing）技术被引进到光纤通信领域，并开展了广泛的研究。由于具有较强的光纤色散抵抗能力，频谱效率高等优势，光正交频分复用技术已然成为未来高速光纤通信系统的重要备选方案之一。为了使光OFDM系统能够突破电子设备在信号处理过程中的速率瓶颈，本论文围绕OFDM信号直接在光域上的复用与解复用过程，对全光OFDM系统展开研究。首先从OFDM的数学模型进行了基础理论的分析，推导了利用傅里叶变换/逆变换来实现OFDM信号复用/解复用的过程。参照相移单元和时延单元对光信号的处理方式，结合马赫-曾德尔干涉仪（MZI，Mach-Zehnder interferometer）的基本原理，建立了以MZI级联结构来实现OFDM解复用的全光模块，并模拟了8路间隔为40GHz的子载波解复用频谱。同时分析了阵列波导光栅（AWG，Arrayed Waveguide Grating）的拓扑结构具有相移和时延特性，能够实现对光信号的傅里叶变换处理，并推导了AWG对信号的处理过程。构造了基于AWG的两种全光OFDM信号发射结构，对其中一种进行了包含8路40Gbps信号的发射模拟。结合AWG的信号发射模块和基于MZI的解复用模块，在仿真平台上搭建了全光OFDM系统，采用四种调制方式，在160GHz带宽上完成了8×40Gbps信号在400km光纤上的传输，并对系统在不同接收光功率、光信噪比和色散情况下的误码率水平进行了性能分析，验证了系统在高速信号传输上的有效性。