随着社会的不断发展和技术的推陈出新，各种数据业务层出不穷，人们对信息的需求越来越大，这就要求通信系统的容量不断提高。当前的通信系统都使用密集波分复用（DWDM）技术来增加通道数，从而几十上百倍的增大通信容量，同时也不断提高单信道传输速率来增大总容量。然而受电子速率瓶颈的限制，基于开光键控（OOK）等普通调制格式产生40Gb/s及以上速率的信号是十分困难的，所以如何在现有电子速率下产生更高单信道传输速率的信号就显得尤为重要。本论文就是在这样的背景下，在973项目——超快光谱变换与控制机制及多信道全光码型变换芯片研究（2011CB301704）的支持下展开研究，以产生单信道100Gb/s及以上速率的高速光信号为目标。本论文的主要内容和取得的成果如下：（1）对产生高速信号的两种主要方案——高阶调制格式和光时分复用系统（OTDM）进行了分析，并对研究现状进行了综述。本论文也选择用这两种技术分别来产生100Gb/s及以上速率的信号，其中高阶调制格式选择的是双偏-四相相移键控（DP-QPSK），OTDM系统的信号源则来自于脉冲压缩得到的超短脉冲。（2）分析了DP-QPSK信号的产生方案，并综合考虑实验室具体要求和现有条件，选取分离器件的实现方式。对实现方案中的IQ调制器、电数据放大器和直流偏置自动控制电路等核心部分的工作原理和技术参数进行了分析。最后成功完成了系统的搭建，得到了100Gb/sDP-QPSK信号，且将该系统制作成即插即用的仪器模块。（3）在理论上研究了多种现有的脉冲压缩技术，如啁啾脉冲压缩、孤子效应压缩、绝热孤子压缩、预啁啾脉冲压缩等，并基于MATLAB建立了完整的数学模型，数值模拟了不同的实现方案。并简要分析了脉冲压缩的后续处理技术——底座抑制或移除技术。（4）在对各类脉冲压缩技术的特点进行分析的基础上，结合实验室需求和所具备的条件，对已有技术进行整合和参数优化，提出了一种脉冲压缩系统。对该系统的工作原理进行了分析，并通过MATLAB和OPTISYSTEM建模来进行理论验证。成功搭建出该系统，并得到了脉宽仅为0.98ps的超短脉冲，且从理论上对进一步提升压缩效果减小脉冲脉宽的方案进行了分析，还在一定程度上通过实验进行了可行性验证。通过理论模拟和实验验证，找到了该系统宽达70nm的波长相对不敏感区域，成功地将该压缩系统推广到多波长脉冲同时压缩，并在实验中同时得到了四路脉宽分别为2.8ps、2.9ps、2.6ps和2ps的短脉冲。最后利用我们得到的短脉冲实现了光时分复用系统，得到了重复频率高达160GHz的光时钟信号，且得到的信号质量颇为可观，相邻脉冲间的时隙较大，还有进一步提高速率的空间。