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随着信息化时代的到来,用户在通讯时需要越来越大的传输容量,为了达到高传输容量、高频谱利用率的目的,多进制相移键控(MPSK multilevel phase shift keying)凭借其较强的抗噪能力、较高的频谱利用率等优势,得到人们的广泛关注。但对于MPSK这样的高级调制格式来说,由于在星座图中的相位状态数增加,很容易受到由非线性效应产生的相位噪声影响,从而使信号质量劣化。因此,进行相位再生在信号传输系统中是一个非常重要的环节。目前,国内外针对MPSK调制格式的全光再生技术主要基于相位敏感放大器(PSA phase sensitive amplifier),且大多集中在对二进制移相键控(BPSK binary phase shift keying)和正交相位调制(QPSK quadrature phase-shift keying)的研究上,而对于更高级的调制格式如八进制相移键控(8PSK eight phase-shift keying)则研究较少。因此,本论文以现有的相位敏感放大原理为基础,依托高非线性光纤(HNLF high-nonlinearity optical fiber)为非线性介质针对QPSK和8PSK信号的全光再生展开了研究,主要内容如下:1、针对现有基于PSA实现信号再生技术做了广泛的调研,找到目前基于PSA对MPSK信号实现相位再生的缺点与不足,并根据这些不足提出改进方案。即以HNLF作为非线性介质,提出一种高效率的基于二模PSA实现MPSK信号相位再生的方案。与现有再生方案相比,该方式采用多个低次谐波取代一个高次谐波,可有效解决现有再生技术中四波混频转化效率不高、生成高次谐波携带噪声太大的问题。2、对以HNLF为非线性介质,基于PSA实现信号再生的原理进行了理论分析。并基于此理论,以QPSK和8PSK为例,对本论文提出的改进方案进行了理论推导和验证。并给出了基于此方案对MPSK (M>=8)实现相位再生的推广公式。3、通过实验仿真,将10Gb/s的QPSK信号和30Gb/s的8PSK信号的相位进行了相位再生。且与目前具有代表性的基于二模PSA实现MPSK信号相位再生方案相比,本论文研究的方案四波混频转化效率最高可达到20.8%,远高于现有方式的转换效率。