Le multiplexage en polarisation fait partie des diverses techniques fortement envisagées pour augmenter l'efficacité spectrale des futurs systèmes de communications optiques. Cependant, outre les difficultés liées à l'émission et à la réception de ces signaux optiques complexes, se pose le problème de leur amplification tout-optique, notamment à base de SOA (Semiconductor Optical Amplifier). Ce type de multiplexage dans une chaîne utilisant l'amplification par des SOA – composant intrinsèquement non-linéaire – n'est pas sans présenter une certaine analogie avec les systèmes de transmissions radiofréquences. Dans ce cas, l'emploi des techniques MIMO permet de tirer parti de la diversité engendrée par la polarisation. C'est pourquoi nous présentons dans cette communication les résultats d'une étude sur l'emploi de méthodes MIMO pour la transmission et l'amplification par un SOA de signaux multiplexés en polarisation.