在短距离光传输中,成本成为了一个重要问题。相较于相干接收机复杂的接收结构和高昂的成本,直接调制直接检测结构更令人青睐。直接检测存在色散补偿问题和信号与信号拍频噪声（SSBN）问题,如何消除色散和SSBN影响成为近些年的研究热门。另一方面,在移动前传网中,增量总和（Delta-Sigma）调制技术被应用于无线信号发射机中,极大地降低了数字前传（FH）的成本和复杂度。针对系统成本和直接检测存在的问题,论文对低成本的直接检测进行了研究,主要内容包括:（1）对Delta-Sigma调制器的原理进行了分析,并使用线性简化模型分析了其量化噪声来源以及噪声分布。以单频信号为例,对不同阶数的Delta-Sigma调制器的输出信号信噪比（SNR）进行了理论推导。（2）针对高阶稳定Delta-Sigma调制器参数搜寻中计算复杂度过高问题,提出使用遗传算法（GA）来对高阶Delta-Sigma调制器的结构参数进行优化,从而极大地增加了搜索效率。（3）针对1bit和2bit量化的Delta-Sigma架构输出模拟信号信噪比有限问题,提出一种新的系统结构以消除Delta-Sigma调制后的带内噪声,实现超高信噪比输出,用以支持超高频谱效率的光纤无线融合前传。（4）针对直调直检中的色散补偿和超低成本需求问题,提出了一种基于DeltaSigma调制器和分块相位切换技术的自相干检测系统,采用低成本的输入输出（I/O）口代替数模转换器（DAC）端口,同时仅使用单一光电探测器（PD）进行信号检测,从而实现了单通道32Gb/s速率的正交相移键控（QPSK）信号在标准单模光纤上（SSMF）传输1200km的实验。（5）针对直接检测中的SSBN难以消除问题,提出了一种SSBN消除算法,从而实现了112Gb/s速率的16正交幅度调制（QAM）信号在标准单模光纤上传输240km。