随着社会信息化水平的不断提高,信息速度呈爆炸式增长,这给通信系统带来了更大的压力,为了提高信息的处理速度,全光信号处理越来越受到人们的关注。全光量化作为全光信号处理重要的一部分,在全光模数转换等方面发挥了重要的作用。但是目前全光量化的研究主要集中幅度量化方面,而随着相位调制信号应用越来越广泛,全光量化在相位量化方面的研究也受到了大家的广泛关注。全光相位量化主要目前主要应用在全光模数转换和相位再生方面,在全光模数转换方面,提高量化精度能提高全光模数转换器的转换精度,而在相位再生方面,因为高级相位调制格式的信号具有更高的频谱效率,所以能对高级相位调制格式相位噪声进行压缩是很有意义的,所以实现多级的相位量化意义显而易见。本论文主要对多级相位量化的实现进行了深入的研究,主要研究内容如下:1)将提高量化效果的多光波干涉相位量化应用于多级相位量化中。目前多光波干涉方法的研究主要集中在量化级数比较少的情况,本文将多光波干涉方法在量化级数比较多的情况下的应用进行详细分析,并提出了能应用于多级相位量化的实现方案,在提高量化效果的同时提高了量化级数。2)提出了一种利用低次谐波叠加实现多级相位量化的方法。本文提出了一种利用低次谐波代替传统量化中的信号和高次谐波进行相干叠加的方法,降低了多级相位量化需要的谐波阶次,从而降低了多级相位量化实现的难度。本文还对该方法在相位再生方面的应用进行了分析讨论,仿真验证了它在相位再生方面的可行性。