当前，随着用户对接入速率、接入容量和多业务相互渗透等要求的不断增加，对接入网提出了空前的挑战。现有光纤接入网的固定链路数据速率特性，使其呈现出固化性，难以满足新的网络技术和新兴多媒体宽带等业务的需求，成为制约网络宽带化发展的瓶颈。基于光正交频分复用(O-OFDM)的接入技术具有频谱效率高、接入容量大等特点，能满足不同业务服务质量参数和带宽的需求，可以灵活的进行时域和频域资源的划分，可以实现无线/有线接入方式的无缝融合、并兼容现有光接入网，实现动态可重构网络，使得光OFDM接入技术成为极具吸引力的接入手段。本文是在区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室开放课题（2011GZKF031109）和山东省自然科学基金（ZR2010FM043）计划项目基础上，围绕着基于OFDM的无源光接入网关键技术进行了研究和创新。论文的主要内容如下：（1）介绍了OFDM信号的产生，OFDM循环前缀对符号间干扰和载波间干扰的抑制原理。介绍了相干检测和相干检测对噪声的抑制原理，对载波频偏的产生、影响及补偿方法进行了分析。（2）对载波频偏，利用循环前缀的相关性来补偿小数部分的载波频偏，利用插入虚载波的方式对整数部分频率偏移进行补偿。对相位噪声，利用插入导频的方式进行信道估计和均衡。针对ONU对成本较敏感的问题，利用反射式半导体光放大器（RSOA）来实现ONU的“无色化”，即利用RSOA的饱和增益特性将下行的一部分光载波的信息“擦除”后作为上行的光载波。（3）搭建了直接检测光OFDM系统，通过在系统中插入块状导频、梳妆导频和矩形导频，并比较了这三种方式对系统传输性能的改善。搭建了相干检测光OFDM系统中，利用LS和MMSE算法来改善系统的传输性能。利用Matlab和Optisystem仿真软件搭建了基于OFDM的WDM-PON架构，此架构的下行速率为20Gb/s、上行速率为5Gb/s，分析了不同参数设置对系统性能的影响。在ONU至OLT的上行链路，比较了BPSK、QPSK、DQPSK等调制方式对系统传输性能的影响。分析了RSOA在不同的注入光功率下传输距离与误码率的关系，在不同的光功率下偏置电流对误码率的影响，为光OFDM接入网的实用化提供一些参考。（4）介绍了FPGA的设计流程，对Quartus II12.0仿真软件和Verilog HDL硬件编程语言进行了介绍，并对部分数字处理过程进行了建模。