针对带内全双工系统中的自干扰问题与有用信号的非线性失真问题，提出一种基于双偏振双驱动马赫曾德尔调制器的自干扰消除及线性度提升方案。包含有用信号和自干扰的接收信号注入该调制器的两个子双驱动马赫曾德尔调制器上臂的射频端口，构建的参考信号注入两个子调制器下臂的射频端口。两个子调制器被分别偏置在最大传输点和正交传输点，分别探测其输出光信号，得到两路电信号。当注入的参考信号和自干扰完全相同时，两路输出电信号中的自干扰可被完全消除。将这两路电信号采样后进行数字域联合处理，即可恢复出不含自干扰和非线性失真的有用信号。此外，提出了一种优化算法用于减少两路电信号功率不匹配导致的失真。通过仿真与实验验证该方案的可行性。实验结果表明，当有用信号为频率为10 MHz和12 MHz、功率为4 dBm的双音信号，自干扰为中心频率为11 MHz、符号率为4 Mbaud的正交相移键控信号时，该结构可以实现约25.6 dB的自干扰消除深度和17.3 dB的三阶交调抑制深度。