伴随着各种各样新业务的出现,需要通过通信光网络传输和交换的数据量呈爆炸式增长。建立一个高速、大容量、长距离的通信系统成为日益紧迫的事。这要求我们研究更高阶的调制技术和光信号再生技术满足新型的网络建设的需要。WDM系统是提高信道容量的关键技术之一。受到光纤和光器件本身的限制,光网络中可用的波长的数目是有限的,波长变换可以增加光网络的灵活性和降低阻塞率。不同调制格式的信号各有其优势,高阶调制信号有很高的频谱利用率,相同的码元速率下可以携带更多的信息,广泛应用在需要传输海量数据的骨干网中,低阶信号因其抗噪能力强,解调的成本低,是网络环境复杂、对成本更敏感的短距通信的解决方案。面对多个调制格式共存的网络环境,格式转换可以根据不同的需求对调制格式进行相应的转换。相位敏感放大器作为一种全光处理技术,不受“电子瓶颈”的限制,能够处理极高的信息速率,其作为光放大器理论上可以实现无噪放大,可以应用在信号再生,相位量化,格式转换等方面。本论文以相位敏感放大器为研究对象,以四波混频效应和一模PSA、二模PSA的数学模型为基础,以高阶调制信号的相位再生、波长变换、格式转换为研究重点逐步展开。本论文的主要研究工作和内容如下:1)具有波长变换功能的高阶调制信号再生。PSA可以通过如下方式实现相位匹配条件:(1)信号和泵浦一通过FWM产生M阶次谐波,M阶谐波注入到注入锁定激光器中处理可以得到需要的泵浦二;(2)泵浦一、载波、泵浦二通过光梳产生,然后信号调制到载波上。本论文涉及的实验是通过方法二产生光梳。该实验的输入信号是高阶的调相信号,利用实验平台调制出QPSK和8PSK作为再生实验中的源信号。两个泵浦和QPSK信号经过EDFA放大后进入到高非光纤中发生四波混频产生多次谐波,共轭谐波和原始信号包含相同的信息但波长不一样,我们以共轭谐波为要再生的对象,选取两个和原始信号的相位相同的谐波作为泵浦,将其通过WSS过滤出来送到另一段高非光纤中,三者会发生四波混频最后实现QPSK信号再生的同时达到波长变换的目标。2)16QAM信号格式转换为两路PAM4信号。MQAM信号和PAM4信号是长距离通信和短距离通信的代表码型。本论文首先介绍了相位敏感放大器实现格式转换时的数学基础,并以QPSK为源信号通过实验的方式证明了该方案可以将QPSK信号无信息冗余的转换为两路BPSK信号。设计了调制格式为16QAM时的仿真装置,根据转换前后的数据对比也可以说明该系统可以将16QAM信号转换为两路PAM4信号,通过转换可以提升信号的BER。该方案将谐波和信号分离进行干涉的,使得信号和谐波的功率比容易控制。信号和共轭谐波的幅度比m对转换后的PAM4信号的EVM的影响较大,通过MATLAB计算出不同m值下输入输出相位的变化规律,VPI仿真程序可以验证其正确性。