全光时钟恢复是下一代高速大容量光通信网络中实现全光3R再生的关键技术之一。对于目前通信中广泛使用的非归零(NRZ)信号，由于频谱中不含时钟分量，不能直接提取光时钟，需将其转换成相应的RZ信号或者含时钟分量的伪归零(PRZ)信号，再进行时钟提取。本文对基于自相位调制(SPM)和半导体光放大器(SOA)环形腔激光器方案实现NRZ信号的全光时钟恢复进行了较深入的理论和实验研究，主要工作可概括为如下几点： (1)在广泛查阅文献的基础上，分析了全光时钟恢复的意义，以及研究非归零信号的时钟恢复和码型转换的必要性，并比较分析了全光码型转换和时钟恢复的实现方案和研究现状。 (2)给出了基于SOA中自相位调制效应(SPM)的全光码型转换的理论模型，分析了光脉冲经过SOA后的形变和频谱漂移。运用MATLAB编程计算了不同条件下高斯和超高斯光脉冲经过SOA后在时域和频域上的变化，仿真了NRZ-PRZ的码型转换过程。 (3)分析了SOA环形腔激光器及其实现全光时钟恢复的工作原理，对其理论分析模型进行了讨论。 (4)基于SOA中的SPM效应实现了NRZ信号到PRZ信号的转换，再将转换后的PRZ信号注入SOA环形腔激光器中实现全光时钟恢复。实现了10Gb/s和20Gb/sNRZ信号的全光时钟恢复，对实验结果进行分析和讨论。