为了满足持续快速增长的数据传输需求,光纤通信系统的信号传输速率越来越高,其调制格式以及复用形式也越来越复杂多样。受限于电子器件的带宽瓶颈,在时域上进行光信号的性能监测变得越来越困难。在对光纤通信系统和光器件进行传输质量评估时,一般采用的是周期型光信号。周期型光信号由一系列离散等间隔的频域分量组成。对每个频谱分量的振幅和相位信息进行测量,然后利用反傅里叶变换重构时域信息,同样可以进行信号的传输性能监测。和时域方法相比,频域方法可以以低采样带宽实现频域信息的测量,并且不受符号速率的限制。因此,对周期信号频谱信息测量方法进行研究具有重要意义。本论文针对基于扫频采样的周期信号频谱相位提取方法进行了深入研究,具体的研究内容和研究成果如下:1.提出基于扫频采样的周期信号频谱相位提取方案,搭建仿真平台验证了方案的可行性和鲁棒性。该方案实现了以低采样率准确提取高速高阶调制格式周期光信号的频谱振幅和相位信息,并利用反傅里叶变换重构时域信息实现待测信号的性能监测。针对OOK、QPSK以及16QAM等三种不同调制格式,本方案测量得到的相位绝对平均误差均小于0.04 rad,并且其重构的时域信息与待测信号的调制格式特征相匹配。2.研究了重构时域信息在色散监测方面的应用,利用分数阶傅里叶变换实现了链路传输累积色散的准确测量。在速率为28 GBaud的QPSK光纤通信系统中,当信号传输距离在100 km和500 km之间时,色散测量绝对误差小于60 ps/nm,相对误差小于4%。3.原始方案中载波抑制双边带调制产生的高阶边带分量会使相位测量产生误差,针对该问题提出了一种基于锯齿波的调制方案。基于锯齿波的调制方案实现了周期光信号频谱相位更准确的测量,最终时域信息的重构效果也要优于基于载波抑制双边带调制的方案。本文搭建仿真平台验证了优化方案的可行性和优化效果。4.原始方案需要接收来自发射端的参考时钟信号来保证采样同步以避免相位测量不准确,针对该问题提出了一种去参考时钟的周期信号频谱相位提取方案。优化方案实现了周期信号频谱相位二阶差分值的去参考时钟测量,并通过两次累加计算得到待测信号的频谱相位值。和原始方案相比,优化方案无需参考时钟,并且大大降低了相位测量的复杂度。