随着新兴宽带业务的出现,特别是8K极清电视点播、虚拟现实、网络直播等业务兴起,用户对接入带宽的需求与日俱增。光纤接入技术被认为是解决这一瓶颈的最佳选择。超密集波分复用无源光网络（ultra-dense wavelength division multiplexing passive optical network,UDWDM-PON）被认为是下一代PON（passive optical network,PON）中极具前景的接入技术,同时具有兼容现有光分配网络（optical distribution network,ODN）、高接入带宽、数据传输透明及网络安全性强等优势。接入网对成本极为敏感,针对此问题,论文采用结构简单,价格低廉的3x3耦合器取代结构复杂的90°光混频器,提出了一种适用于高阶幅度调制的极简相干接收技术。另一方面利用以多芯光纤为代表的空分复用技术,通过多维复用进一步增加UDWDM-PON的接入容量。论文面向基于UDWDM-PON的大容量接入技术开展研究。论文的主要研究成果包括:（1）采用四电平幅度调制（four-level pulse amplitude modulation,PAM-4）作为UDWDM-PON的高级调制码型,研究了适用于PAM-4信号的偏振独立极简相干接收技术。（2）使用3x3耦合器,偏振分束器（polarization beam splitter,PBS）,3个单端光电探测器（photodetector,PD）等器件实现了偏振独立极简相干接收实验。经过40km标准单模光纤传输后无需数字信号处理,在硬判决门限（hard forward error correction,Hard-FEC）处(BER=3.8×10^-3)实现10Gbit/s PAM-4信号-24dBm接收灵敏度。（3）提出了基于多芯光纤的UDWDM-PON系统架构,光线路终端（optical line terminal,OLT）采用光频梳提供系统所需的各个波长,以替代多个激光器产生多波长下行信号,ODN采用多芯光纤实现系统容量成倍扩升,光网络单元（optical network unit,ONU）采用极简相干接收实现下行信号偏振无关检测,以代替传统相干接收方案。