随着科学技术的发展,人类已经全面步入高度数字化时代,数字化技术已经成为现代信息化社会发展的标志和方向,其应用领域囊括了从电、磁到声、光乃至生命科学的各个领域。数字化的发展对模数转换器件的带宽和转换速率提出了更高的要求。由于全光模数转换可以克服传统电子模数转换的物理极限,近年来已引起人们的广泛关注,如何在全光模数转换中获得高精度的全光量化是一个值得研究的热点问题。　　本文从利用孤子自频移效应实现光脉冲的强度-波长转换出发,提出了高精度的全光量化方案,并围绕其关键技术展开了研究。首先,利用飞秒光脉冲在光纤中的非线性传输特性,对全光量化的两个关键技术:脉冲的强度-波长转换和频移后的脉冲光谱压缩进行了理论分析,利用高非线性光子晶体光纤对所提出的量化方案进行了数值模拟,仿真结果表明,采用光子晶体光纤可以获得150nm的频移量,并且可以将200fs的光脉冲谱宽由12.5nm压缩至1.5nm,光谱压缩比达到8.3。然后,采用高非线性光纤和光子晶体光纤相结合对所提出的量化方案进行了实验验证,采用中心波长为1550nm、脉宽为330fs、重复频率为20MHz的激光光源,实现了不同峰值功率脉冲的强度-波长转换,其脉冲频移动态范围达到了150nm;采用两步光谱压缩方法将频移后光脉冲(波长位于1570nm~1700nm)的谱宽压缩至2nm以下,获得的量化精度达到6bits。此外,本文还采用高重复频率(300MHz以上)的飞秒脉冲光源进行了全光量化实验,获得了相同的量化结果。　　最后,本文提出了一种进一步提高量化精度的方案,通过对频移后的光脉冲进行多级光谱压缩来优化量化精度。利用光脉冲在光纤中的平均孤子传输理论,采用单模光纤(SMF)和不同参数的高非线性光纤(HNLF)设计了实现多级光谱压缩的SMF-HNLF光纤组件,数值模拟了光脉冲在其中的传输特性。仿真结果表明,频移后光脉冲的谱宽能够压缩至1.2nm以下,这对实现高精度全光量化具有重要意义。