随着信息产业的高速发展,手机、计算机和掌上电脑等终端设备运算与处理速度的不断提高,各种高新信息服务服务的不断出现,使得人们对于通信网络的质量与速度提出了越来越高的要求。光纤通信是最近二十余年来高速发展的通信方式之一,而在近年来,在对于光纤通信的波分复用等技术进行了较为深入的研究后,骨干网络的传输速度由10G、40G到100G甚至更高的速率迈进,为此,人们提出了很多新技术来提升传输速率,如QPSK、QAM等高级码型调制技术等。与此同时,由于偏分复用技术可以在不增加频谱开销的同时使通信速率加倍,因此成为了近些年来高速光纤通信系统研究的热点。因为在传输链路中,由于光纤本身不完美性和外界震动等原因,光信号的偏振态会随机快速的改变,故而偏分复用技术的技术重点与难点在于解复用端。光域直接解复用的方法,具有对于通信速率透明、对于现有光纤通信链路改动小等优点,而且可以很好地将混杂在一起的两路偏振信号解开,所以它是一种合适的方案。本文的研究重点即为光域直接解复用技术的原理、控制算法和反馈信号等。本文首先介绍了高速光纤通信系统的发展历史,然后介绍了偏分复用系统相关的基础理论知识,接下来分析了光域直接解复用技术的原理、控制算法和反馈信号等,并进行了验证,最后介绍了一些其它的相关工作。主要进行了以下几项工作：1.介绍了偏振光学的相关基础知识,包括偏振光的数学表示方法、偏振光的琼斯矩阵表示法、偏振光的斯托克斯参量表示法、偏振光的邦加球表示法；2.详细分析了光纤链路中偏振相关串扰的基础知识和数学模型；3.分析了直接解复用技术中关键器件、模块和控制算法的工作原理和主要性能；4.解复用方案为本文的研究重点,首先详细分析了偏分复用系统常用的两种光域直接解复用方案,而后提出并完善了两种方案中对于反馈信号的分析中存在的不足。5.搭建了100Gb/s PDM-DQPSK仿真实验平台,通过仿真验证了对于两种直接解复用方案分析的正确性,并对于两种解复用方案的性能做出了比较。而后搭建了20Gb/s PDM-DPSK实验平台,完成了应用RF功率信号作为反馈信号的直接解复用实验；6.最后,介绍了在研究生工作期间完成的偏振稳定相关实验。本论文的主要工作集中在对于偏分复用光域直接解复用方案的反馈信号和控制算法的研究中。而后通过软件仿真的方式,依据整个系统的数学模型与物理模型,验证理论分析的正确性。