随着各种新型技术的发展,对信息传输速度的要求越来越高。然而目前的通信网络中,对信号的处理还是主要依赖电来完成,这必然导致成本的增加和传输速率的降低,无法满足社会发展的要求。全光信号处理技术可以将信号的处理转移到光域进行,这样的过程可以更加充分的利用带宽资源,解决电子技术所固有的“电子瓶颈”限制的问题,对未来通信有着极其重要的作用。光纤和半导体光放大器是两个非常重要的光器件,并且都有着各自的优势。本文对于这两种光器件中的非线性效应进行研究,基于四波混频效应和交叉增益调制效应的相关理论,提出基于这两个器件的全光采样方案,具体研究工作概括如下:1.研究基于高非线性光纤中的四波混频效应的全光采样机理,提出了基于参量广播和双啁啾泵浦光的全光采样方案。该方案利用四波混频效应实现参量广播,得到三个复制信号,同时对双采样脉冲引入线性啁啾,利用10GHz的双啁啾采样脉冲光对速率为10Gb/s的不归零开关键控光信号进行采样,得到了 120GSa/s的采样率。2.研究基于半导体光放大器中的四波混频效应和交叉增益调制的机理。利用半导体光放大器体积小、便于集成,而且对入射光的增益带宽大的优点,提出了基于四波混频效应的全光参量广播和交叉增益调制采样的全光采样方案。该方案利用四波混频效应实现参量广播,得到三个复制信号,利用10GHz的高斯脉冲光对速率为2.5Gb/s的正弦信号进行采样,得到了 120GSa/s的采样率。本文提出的两个采样方案均实现了 120GSa/s的采样率,同时也有各自的优势。基于高非线性光纤的方案以较低速率的采样脉冲得到了较高的采样率,并且不需要在量化前通过光电转换和电域均衡处理减小误差,降低了全光采样系统的复杂性。基于半导体光放大器的全光采样方案不仅以较低速率的采样脉冲得到了较高的采样率,而且便于集成。