随着“5G”通信和物联网的高速发展,信息传输速率和带宽需求与日俱增,高速信息处理技术随之成为光纤通信领域的研究热点。作为未来高速全光网络核心技术,全光信息处理具有大带宽、低时延、调制格式透明等优势。光信号在长距离传输过程中会受到噪声和失真等劣化因素的影响,此时可采用全光再生技术来改善信号质量,避免传统光/电/光信息处理方式所带来的电子瓶颈、结构复杂等问题。针对相干和非相干光传输系统并存应用的现状,本文基于非线性光环镜（NOLM）和半导体光放大器（SOA）两种方案,开展能够兼容开关键控（OOK）和正交相移键控（QPSK）两种光调制格式的全光再生技术研究,进一步提高复杂网络环境下全光再生器的灵活配置功能。论文的主要研究内容和创新点如下:1.通过实验测试高非线性光纤中受激布里渊散射阈值随光纤长度的变化规律,优化了NOLM再生器中高非线性光纤的长度参数,并搭建了NOLM再生结构的仿真和实验平台,研究光纤耦合器对输入/输出功率转移函数（PTF）的影响。针对传统NOLM再生器工作区间受限的问题,创新性地提出基于保偏耦合器的非线性光环镜（PMC-NOLM）全光再生方案。实验表明,PMC-NOLM结构可大幅增加PTF的饱和区域,可再生输入功率范围超过15d B;当OOK光信号的输入功率为22.75d Bm时,可获得3.5d B的最大Q值提升。2.根据SOA理论模型中载流子速率方程与光场传输方程,研究了SOA中四波混频作用下光场振幅的准稳态演化过程。基于非线性SOA参量放大原理,通过优化泵浦与信号的功率比（PSR）,实现了OOK和QPSK的全光再生。（1）研究了SOA对OOK光信号码型失真的再生能力,分析了PSR、输入信噪比（SNR）、数据率和波长等因素的影响。实验表明,当PSR=9d B时,SOA再生器可使1550.92nm波长、10Gb/s光OOK失真信号的SNR提高3.9d B。（2）研究了SOA对10Gb/s光QPSK失真信号的噪声抑制性能,当PSR=13.6d B时,可再生的输入光信噪比（OSNR）范围为17.3～22d B,在输入OSNR为18.2d B处可获得3.2d B的最大SNR改善。