全光信号处理作为未来大容量光网络的关键技术,摆脱了光电光转换的限制,成为了目前炙手可热的研究话题。其中全光逻辑门作为光交换节点中的重要应用,用于全光计算、寻址、头识别、数据编码、奇偶校验和数据加密等。在信息技术高速发展的推动下,人们对带宽需求日益增长,这对高传输速率,高频谱效率和高系统容量的信号传输和信号处理提出了更高的需求。目前,国内外针对全光逻辑门的研究重点主要集中在强度调制格式的信号,高级调制格式主要是围绕差分相移键控(DPSK)信号进行研究。本论文结合高级调制格式和全光信号处理技术,基于不同的非线性介质的四波混频效应(FWM)针对差分正交相移键控(DQPSK)信号的全光逻辑门展开了研究,主要内容如下:1、对半导体光放大器(SOA)和高非线性光纤(HNLF)中的非线性效应进行了理论分析。参考相关文献探讨了 SOA中注入电流和保持光光功率对非线性的影响以及HNLF中色散、衰减、非线性系数等对非线性效应的影响,为后面的仿真参数选取做参考。2、利用SOA中的FWM效应实现了 DQPSK信号的全光逻辑异或门(XOR)和全光逻辑同或(XNOR)门。前者是两路NRZ-DQPSK信号光注入SOA,通过简并四波混频,闲频光和两路输入光之间相位信息存在异或关系。后者是一路NRZ-DQPSK与一路泵浦光注入SOA中,通过简并四波混频,码型转换之后新生成的闲频光与输入信号光之间相位信息存在同或的关系。除了通过仿真实验对方案进行验证以外,还通过改变SOA的偏置电流和信号光速率,研究分析了这两个因素对系统的影响。3、基于HNLF中的DQPSK信号的全光逻辑门。HNLF在全光信号处理中对信号速率没有明显的限制,并且HNLF与通信链路的耦合度高,其耦合产生的损耗也较低。本文首次实现了 HNLF中的100Gbit/s DQPSK信号光的全光逻辑异或门以及同或门。并根据HNLF中零色散,相位匹配,频率间隔和泵浦光功率等对四波混频的影响进行了性能分析。上述研究结果为设计和分析基于非线性介质中四波混频效应的全光逻辑门提供了指导,为全光逻辑门从高级调制格式方向的研究提供了新的思路。