全光信号处理技术相比于传统的电信号处理,在全光域内实现对信息的变换克服了电处理的速率瓶颈问题,是未来网络实现全光化和弹性化的重要关键的支撑技术。当前新兴的弹性光网络架构打破了原有WDM信道固定通道间隔和带宽分配原则的限制,提高了网络的传输能力和频谱资源的使用效率以及网络的动态灵活可调性,其架构应用前景被普遍看好。适用于弹性光网络中的全光信号处理技术,如弹性可调全光信息组播、灵活透明的码型转换、光学逻辑门、全光信号互换以及全光信号再生等技术,可以为弹性光网络中的碎片整理,路由和频谱分配,流量疏导,生存性策略等问题以及节点层的速率、带宽可变收发机,带宽可变光交换等相关需求提供必需的物理层技术支撑,是实现网络频谱高效化、弹性化和全光化的重要保障。同时,高阶调制方式(mPSK,mQAM)对弹性网络起到重要作用,针对高阶复杂调制方式的全光信号处理技术对于弹性光网络将更具实际意义,也是研究的热点及难点。本文结合弹性光网络的特点主要研究适用于弹性光网络的全光信号处理技术,主要研究工作及创新点有:1、提出并实验实现了一种输出信道灵活可调的正交相移键控(QPSK)信号组播方案。方案基于半导体光放大器实现了针对QPSK信号的一路输入六路输出的信息组播。同时,提出一种双通道信号的组播方案,实现了针对两路25Gbps QPSK信道1-2和1-5的信号组播。弹性可调的信号组播技术可以有效支撑弹性光网络的流量疏导,碎片整理以及波长路由分配等问题,进而提升网络频谱效率和波长分配和路由的灵活性。2、从麦克斯韦方程组出发,推导并建立了 SOA中简并四波混频各束光耦合的传输模型,完整考虑各束光相互之间的影响。基于此模型仿真实现了一种利用一路QPSK信号和一路相位偏移ASK信号生成8QAM信号和16QAM信号的方案。同时,提出双通道DQPSK-to-DPSK的调制码型转换方案,并进行实验验证。弹性网络中趋向于采用多种调制格式,采用码型转换技术可以迎合弹性光网络中码型自适应调整的需求,根据不同时刻网络链路状态和带宽情况自动切换信号调制码型。同时,采用码型转换技术可以有效连接采用不同调制方式的局域网络,实现网络的自由联通。3、提出一种针对多通道DPSK信号基于量子点半导体光放大器(QD-SOA)的多路输出的逻辑异或门(XOR)方案,方案兼具逻辑门和信号组播功能,在实现了针对三路输入的DPSK信号的逻辑XOR门三路输出的同时对原有的三路输入信号每一路取得了 1-2的信号组播。为了进一步证明本方案的可扩展性,紧接着提出并实验验证了针对四路DPSK信号的全光多通道逻辑XOR门方案,方案实现了针对四路1OGbps DPSK信号中任意三路信号的XOR门的两路输出。采用全光逻辑门技术可以实现弹性光网络的寻址、交换、网络编解码、数据加密解密等安全性相关的需求,在传输信息的同时,增强网络的安全性。4、提出一种偏振不敏感的调制信号互换方案,实验实现了两路QPSK信号和16QAM信号之间的互换,采用光纤偏振环形结构取得了系统的偏振不敏感性。通过信号互换技术,可以提升波长转换效率,进而提升波长和路由选择的效率,从而进一步提升弹性光网络的灵活性。5、基于高阶非线性光纤中相敏放大器(PSA)原理采用偏振环形结构提出并实验验证了一种弹性可调的信号再生方案,当采用100MHz射频源驱动相位调制器对输入-QPSK信号引入额外的相位噪声时,输出端获得的BPSK信号仍具有清晰的星座点,相比而言,在基于相位不敏感放大(PIA)的情况下输出的BPSK信号的星座图噪声较大,星座点不集中。采用信号再生技术可以提升同一信号的抗噪性能进而提升在网络中的传输距离。