光码分复用(OCDM)结合了光纤通信和码分复用(CDM)的技术特点,在宽带通信网,如光分组交换(OPS)、无源光网络(PON)及保密信息传输等方面的应用都具有一定技术优势,是国际上光通信领域的研究热点之一。对于OCDM技术及应用的研究,近年来国内外出现蓬勃发展之势,但OCDM要真正达到实用化还存在一些技术难题。本论文试图对OCDM一些关键技术问题及其应用进行深入的研究,包括以下几个方面：1)具有良好相关特性、适合保密性或支持大容量的光地址码构造方法研究；2)新型高性能光编／解码器设计及仿真研究；3)提高OCDM系统性能的新方法研究；4)OCDM在OPS网络中光标签处理的应用及实验研究；5)OCDM在保密信息传输网络中的应用及实验研究。具体而言,主要有以下六个方面的研究工作和创新点：(1)为了增强基于OCDM技术信息传输系统的保密性,本文采用选取不同本源根的方法构造出了多组光正交码(MGOOC),给出了MGOOC基本概念,初步探讨了MGOOC的特性。将MGOOC应用到信息传输系统中,提出了保密信息与非保密信息分离传输的方法,从理论与实验上验证了该方法的可行性和有效性。最后,研究了基于MGOOC的OCDM实验系统,进行了实验测试与分析。(2)基于同余算子构造光正交码(OOC)的方法是国际学者广泛关注的问题,特别是基于二次同余算子的OOC构造法。为了提高OCDM系统的用户容量,本文将二次同余扩展到三次同余,提出了基于三次同余的OOC构造方法。此外,研究了基于三次同余OOC二维地址码的构造方法,进行了计算机仿真与性能研究。(3)基于光子晶体(Photonic Crystals, PhC)易于现实光信息延时和相位改变的特性,提出了基于PhC的新型非相干和相干光编／解码器方案,建立了这两种新型光编／解码器的理论模型,进行了数值计算。研究结果表明基于PhC的非相干和相干光编／解码器方案具有较好的灵活性与光编／解码性能,且易于小型化。(4)为了进一步提高OCDM系统的传输性能,在采用传统前向纠错码(FEC)的基础上,提出了在OCDM系统中采用可调级联纠错的方法,研究了基于可调级联纠错码的OCDM系统性能,并比较研究了在OCDM系统中应用多种纠错码方案的系统性能,数值结果表明了采用级联纠错方法改善OCDM系统性能的有效性。另外,针对相干OCDM系统,提出了基于随机相位信息提高相干OCDM系统性能的新方法,进行了系统仿真,验证了该方法的可行性。(5)采用多重OOC排列组合标识光标签,能有效提高OPS网络支持的光标签数目,提出了基于多重(可调)OOC序列的光标签处理方法,进行了理论仿真。研究了基于多重OOC序列光标签的OPS (MOOCS-OPS)系统性能,进行了数值计算与讨论,从理论上验证了该方案的可行性和可扩展性。(6)针对MOOCS-OPS系统中光标签的单脉冲产生与光标签接收的非连续和突发特性,设计了基于FPGA产生用于光标签的单脉冲方案与光开关控制模块,并完成了硬件制作和相应的单元实验验证；设计并实现了用于随机、突发及低功率的MOOCS-OPS光标签接收的模块单元；根据MOOCS-OPS系统要求,设计并实现了基于MGOOC的布拉格光纤光栅(FBG)光编/解码器；在关键部件的设计与实验的基础上,研究了MOOCS-OPS的系统性能,进行了实验测试与结果分析,实现了MOOCS-OPS实验系统。