以互联网为基础的信息时代,随着多媒体业务的迅速增加与多样化,各种新应用不断涌现,人们对通信速率的要求越来越高,给现有的光纤通信网络带来巨大的压力和挑战。支持高阶调制格式的相干光通信系统由于具有更高的频谱效率(SE)和接收机灵敏度,从而具有更高的传输速率和更长的传输距离,是未来光纤通信发展方向。如何对高速光信号进行测量监测是保证光纤通信网可靠性的关键技术。线性光采样可以同时监测高速光信号的幅度、偏振、相位等信息,并将采样过程从电域转移到光域,被认为是测量先进调制码型的高速光信号的有效手段。本论文首先介绍了线性光采样的工作原理,对数字信号处理算法流程的各个环节进行分析。重点研究了载波频偏估计算法以及载波相位恢复算法。利用仿真分析得到采样脉冲激光器的重复频率与待测信号光线宽的约束关系。对于正交相移键控(QPSK)信号,当待测信号光线宽与采样光脉冲重复频率的比值小于1.5 103??时,待测高速信号的相位噪声对线性光采样带来的损伤可以忽略不计。同时论文对线性光采样中的软件时钟同步进行了详细分析,并对高速信号眼图重构算法开展研究。最后,我们利用95.984MHz重复频率的脉冲激光器对线宽小于100kHz速率为10.559Gbaud的BPSK和QPSK信号展开相关实验验证,通过我们提出的信号重建和恢复算法,可以较好地得到待测信号的眼图及星座图,进一步验证了所提出算法的可行性。