目前,随着信息技术的不断发展,单片集成的处理器核数量在不断提升。与此同时,多核之间的信息交互量也越来越大,对片上互连提出了更高的要求。光互连被认为是一种有效的提升片上互连传输容量的方式。为了提升片上光互连的传输容量,相关领域的研究人员已经提出了许多方法,例如波分复用和时分复用。模式复用由于具有不需要增加光源和波导数量就可以大幅度提升传输容量的特点,其在片上互连中具有很大的应用前景。同时,为了保证片上模式复用的传输质量,需要引入多输入多输出信号处理技术,消除传输过程中模式间耦合所带来的信号混叠。模式(解)复用器是片上模式复用传输系统最为核心的组成部分,本文从理论原理和实际工艺的角度出发,对模式复用器的传输特性进行仿真分析。本文还建立了片上模式复用传输系统的传输模型,并对其传输容量进行了探讨,说明这一传输方式可有效增加传输容量,同时结合片上传输这一特定场景,对基于训练序列和盲均衡这两类均衡算法进行介绍和分析,并分析了算法在片上模式复用传输中的适用性。最后,本文基于Optisystem和Matlab构建了基于多输入多输出技术的片上模式复用传输的仿真系统,结合器件仿真的结果进行整体传输系统的仿真,指出在模式复用传输系统中使用多输入多输出信号处理技术可以优化传输质量,降低器件制作的工艺要求。同时,对影响传输系统传输性能的信号调制方式、信号均衡方法、波导交叉和波导弯曲等关键问题进行了一些有价值的分析和探讨。