任意波形产生（Arbitrary Waveform Generation,AWG）技术在超宽带通信等领域应用广泛。与其它AWG技术相比,光生AWG方案具有体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强、可产生超高速率、超大带宽信号等优势。其中,基于空间光谱整型器和频率-时间映射的AWG方案的可重构特性好,是光生AWG技术的研究热点之一。近年来,基于啁啾光纤光栅同时实现光谱整形和频率-时间映射的AWG方案,因可打破空间谱整型器插损高、稳定性低、成本高等局限而备受关注。已报道的基于啁啾光纤光栅和频率-时间映射的AWG方案中光栅反射谱的设计方法复杂,仅用于产生啁啾微波脉冲和脉冲编码信号,难以真正实现任意波形产生。本文提出具有任意形状反射谱的啁啾光栅简化设计方法,基于啁啾光纤光栅的色散特性引入频率-时间映射,实现了用户定义的任意波形产生。在此研究基础上,结合光纤非线性效应,研究了三角波和锯齿波的全光波长变换。全光波长变换技术在码型变换、时分复用等领域应用广泛,已报道的全光波长变换系统结构复杂、体积大、成本高。本文提出的基于啁啾光纤光栅和频率-时间映射的任意波形产生方法,结合光纤非线性效应实现全光波长变换方案的系统结构简单、易于集成、成本较低。主要的研究内容和创新点如下:（1）研究了基于频率-时间映射理论的AWG方案的系统结构和实现原理,推导频率-时间映射理论的相关公式。分析基于啁啾光纤光栅同时实现光谱整形和频率-时间映射的可行性。研究表明,啁啾光纤光栅由于其反射特性和色散特性可同时用作光谱整形和色散器件。在满足频率-时间映射的条件下,通过设计啁啾光纤光栅反射谱的形状可以产生相应形状的输出脉冲。（2）基于啁啾光纤光栅任意形状反射谱的简化设计和频率-时间映射理论实现了用户定义的任意波形。首先,提出基于传输损耗公式的啁啾光纤光栅任意形状反射谱的简化设计方案。引入变量因子实现了光栅反射谱形状的优化,在保证高反射率（≥0.9）的条件下,将设计误差降低在10%以下。其次,结合啁啾光纤光栅的色散特性实现了任意形状的脉冲产生,以多种波形（三角形、锯齿形、矩形、梯形、高斯型、抛物型）脉冲的成功产生为例验证了方案的可行性。此外,仿真分析了系统参数对输出脉冲的影响。研究表明,通过改变光栅长度和脉冲源频率可以得到输出脉宽可控、频率可调的输出脉冲。（3）本文提出的基于啁啾光纤光栅和频率-时间映射的任意波形产生方法,结合光纤非线性效应研究了全光波长变换方案。以三角脉冲为泵浦脉冲,对比强度调制的单频连续光生成三角波与本文设计的任意波形发生器生成三角波的波长变换结果,理论研究基于自相位调制和交叉相位调制的波长变换,仿真分析各参数对波长变换的影响。研究表明,在相同系统参数下,基于本文设计的任意波形发生器的自相位调制波长变换值更大。此外,还对比研究了不同形状（高斯型、三角形、锯齿形）泵浦光脉冲对交叉相位调制波长变换的影响。与高斯型脉冲相比,三角形和锯齿形脉冲作为泵浦光时对应的波长变换边带的信噪比更高。