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全光再生器件可以直接在光域进行信号处理，克服了传统光/电/光信息处理方式的电子瓶颈问题。利用高非线性光纤固有的磁光效应，可实现磁光四波混频全光再生器件，它不仅具有灵活的磁控特性，还可以通过磁光效应提高器件的再生性能，在智能全光网络中有着广泛的应用前景。本文主要创新工作概括如下：1.提出了磁光光纤中导波光的非线性传播理论模型（简称磁光非线性理论模型），并开展了磁光四波混频再生实验。实验表明，沿高非线性光纤轴向加载170Gs的直流磁场，可提高闲频光再生信号功率，并使再生系统接收机灵敏度改善约1.2dB，实验结果与理论计算吻合。将上述理论模型用于光纤布拉格光栅结构，解释了磁光光纤布拉格光栅中磁致光子带隙移动机理，实验测得掺铒磁光光纤的费尔德常数为-12.42rad/(T·m)。2.深入研究了磁光高非线性光纤萨格纳克干涉结构的磁控特性。理论与实验研究表明：（1）通过优化光纤线双折射，磁光萨格纳克干涉结构透射光功率的磁可调动态范围可达22dB；（2）在磁光非线性光环镜（MO-NOLM）应用中，透射闲频光功率随磁场线性变化，磁场灵敏度达到263.93dB/T；（3）分析了MO-NOLM作为整形再生器件时其功率转移函数的磁场依赖性，研究表明，利用磁光效应可有效降低非线性功率阈值、增加功率转移函数的斜率。利用上述结构，还测量了高非线性光纤费尔德常数对波长的依赖关系，并提出一种温度不敏感的磁场测量方法。3.提出一种稳定光纤参量振荡器（FOPO）的闲频光反馈控制方案，实现了全光时钟提取平台的长时间稳定运行，输出的光时钟信号相位抖动可保持在0.011UI。在此平台基础上，通过优化泵浦光功率范围、调整环内信号偏振态，还实现了单一结构的稳定全光3R再生，接收机灵敏度可提高3.42dB。因此，该方案有着广泛地商业化应用前景。4.实验研究了由反馈控制FOPO时钟提取单元和数据泵浦MO-NOLM整形单元组成的磁控全光3R再生器性能。通过沿高非线性光纤轴向加载200Gs的直流磁场，可以进一步抑制劣化信号的相位抖动和幅度噪声，并使接收机灵敏度提升1.7dB。论文还对数据泵浦和时钟泵浦两种四波混频（FWM）全光3R再生方案进行了测试，它们分别适用于消光比劣化信号和相位抖动劣化信号的再生。5.提出了一种抑制双向对传多波长再生串扰的偏移滤波方法，并采用数据泵浦FWM再生方案，在单根高非线性光纤中实现了四个波长的时隙交织全光2R再生，接收机灵敏度分别提升了2.05dB、2.53dB、3.57dB和2.8dB，最大的消光比改善约为6.5dB。