光纤通信技术以其大容量和高速传输的优势而在现代通信技术中占据着重要地位，尤其是全光网络的提出解决了长久以来限制光通信网络速率的电子瓶颈难题。全光网络已经成为现代通信的重要载体，而时间透镜和时间棱镜作为一种新颖的全光信号处理器件，也引起了人们的广泛关注。本论文首先从光在介质中传播的时空二元性原理出发，通过与空间光学中的透镜和棱镜原理对比，介绍了时间透镜和时间棱镜的原理。由时间透镜原理进一步研究了时间透镜的两种结构，并介绍了利用时间透镜实现全光时域-频域傅里叶变换的方法。然后结合分数阶傅里叶变换的相关结论，提出了一种应用于光纤通信系统的，基于时间透镜的全光脉冲反序装置，并进行了仿真和实验。然后设计了一种基于这种全光脉冲反序装置的全光堆栈装置，并对其在全光网络的光包交换(Optical Package Switch，OPS)技术中的应用前景做出了展望。本论文其次从时间棱镜的原理入手，提出了一种基于时间棱镜的全光移频器装置，并结合实际对其进行了改进，使其可用在全光网的可重构光分插复用器(ReconfigurableOptical Add/Drop Multiplexer, ROADM)节点中，以改善级联滤波效应带来的系统有效带宽损耗问题，并对该全光移频器做了仿真研究。最后根据实际应用的需要，给出了在现有条件下提高该全光移频装置实用性的一种两级移频方案。