模分复用系统相比于单模系统有潜力实现量级上的容量提升,但目前其落地商用的主要挑战就是如何降低计算复杂度,实现真正的实时系统。要完成这个目标,需要深入研究少模光纤链路的色散控制、表征及补偿方案,通过光纤设计、光纤表征以及接收机均衡算法等相关技术实现全方位突破。本论文立足于此,主要工作包括:（1）为了降低少模光纤的差分模式群延迟,研究光纤结构参数的全局优化设计。基于沟槽辅助型渐变折射率分布,通过仿真探究相关几何参数对于差分模式群延迟特性的影响,找到最小的差分模式群延迟对应的光纤设计参数。实现了在1310 nm波长处六模光纤的差分模式群延迟小于7 ps/km;在C波段范围内实现了六模光纤的整体差分模式群延迟小于52 ps/km。（2）为了实现对光纤设计迭代反馈并为接收机算法提供参考,研究了基于微波光子学方法的少模光纤色度色散与模间色散集成测量方案。首先提出基于空间偏移耦合模型的方案,并对36.43 km的两模光纤进行测量,同时获得了高精度的模间色散与基模的色度色散值。而后提出采用空间型探测器的方案,根据模式正交性对理论进行了修正,首次实现同时获得高精度的差分模式群延迟值和两个模式各自的色度色散值。LP₀₁和LP₁₁模式之间的差分模式群延迟测量精度为0.25 ps/km,色度色散的精度对于LP₀₁模和LP₁₁模分别为0.0044 ps/km/nm和0.0034 ps/km/nm。（3）为了进一步降低模分复用系统的计算复杂度,提出并实验验证了频域递归最小二乘算法（RLS-FDE）用于加快接收机均衡的收敛速度。基于频率成分之间的正交性,提出基于重叠存储法的RLS-FDE,并将其应用到6个空间模式1000 km的少模光纤传输实验数据上,实现收敛速度较频域最小均方算法（LMS-FDE）提高了将近17.5倍。通过加入可变遗忘因子的特殊包络对算法进行了改进,收敛速度较LMS-FDE算法提高了将近18.7倍,同时其最终的收敛表现也优于LMS-FDE。