随着近年来互联网新兴业务的快速发展,网络中的通信流量呈现爆炸式增长的态势,建立一个超高速、长距离和大容量的光通信网络成为研究的热点。而传统的光网络是基于电层交换的网络系统,需要在光网络节点处进行“光-电-光”的转换,随着网络中流量的急剧增长,“电子瓶颈”终将制约光通信系统的高速传输,全光信号处理技术因其能够充分利用光域处理的大带宽以及减小电光转换过程的处理时延等优势,成为当前的研究热点之一。QPSK调制格式由于其优越的传输特性成为光通信系统中常用的调制格式之一,同时凭借其较强的抗干扰性和较高的频谱利用率成为长距离光传输网络中的主要调制格式。QPSK调制格式的光信号在高速灵活的光传输网络中应用十分广泛,因此QPSK调制格式全光信号处理实验研究意义重大。本论文的主要研究工作和内容如下:数字信号处理算法实现及其实验研究。信号调制及接收过程中可能导致信号IQ失衡,影响后续信号判决,需实现IQ正交化算法对其纠正;全光信号处理实验系统中的收发端时钟分离,需实现时钟同步算法解决信号时钟不同步的问题;环境不稳定等因素会使光信号在传输过程中发生中心频率偏移的现象,并且不能保证信号发射端激光器和本振激光器的中心频率完全相同,同时由于激光器会不可避免地存在线宽,这些情况都会引发信号在星座图复平面内发生旋转,从而降低信号判决的正确性,需实现载波恢复算法解决上述问题。本论文通过对DSP算法进行深入的理论研究,设计实现了全光信号处理实验中需用到的IQ正交化算法、时钟同步算法、载波恢复算法和判决解码算法,并搭建仿真系统验证了 DSP算法的正确性。本人通过搭建QPSK背靠背传输系统实验平台,利用DSP算法对实验平台的不同信号调制方案进行性能分析,最终选择具有更好信号质量的集成IQ调制器来进行光信号的调制,为进行全光格式转换实验打下基础。QPSK向BPSK全光格式转换实验。QPSK光信号是长距离广域网中常用的高阶调制格式之一,而BPSK信号因其抗噪性能好、更易接收等性能,成为短距离接入网中常用的调制格式之一。在网络节点处,利用全光信号处理技术对信号进行格式化,将信号从高阶转换为低阶调制格式,已成为重要的研究热点。本论文首先介绍了格式转换的FWM效应和PSA过程,并对其原理进行了理论推导。其次介绍了基于正交分解原理和基于相位擦除原理的全光格式转换方案,分别搭建了基于这两个转换方案的实验系统,通过频谱图和星座图验证了实验系统的准确性。在此基础上,利用DSP算法获得正确的比特流结果,验证了转换方案的可行性,为后续实现更加灵活高速的全光信号处理实验研究奠定了基础。