光学滤波器通常情况下都是依据其频域特性进行滤波,这与电滤波器有着很大的不同,这种现象是由于光的相干性因素造成的。在通常情况下,光延迟后再进行叠加会产生光的干涉现象,而多模光纤中存在不同的模式其本身也是光的干涉现象所产生的结果。而且,采用分光和光延迟线的结构一般都存在着损耗大、延迟线变化长度较大等问题。依据多模光纤所独有的模式色散效应能够使光信号产生延时,我们以此提出了基于多模光纤的模式色散效应的光积分器,且模式色散效应并不受光源信号的波长和带宽的影响。该积分器主要由多模光纤和透镜组成,利用模式色散使输入光束在系统中产生时延形成时间窗口。光在系统内进行传输的过程中,其群速度与不同的模式之间的相关性会使信号发生展宽,由此在时域上进行叠加形成积分窗口。我们在研究中发现,在时域上进行积分也可以理解为在时域上进行滑动平均处理,时域上的响应函数可以近似认为是方波,可以相应地得到其频域的响应函数,故在此基础上提出的光滤波器是基于时域滤波进行操作的。本文提出的系统无须利用本振激光器即可将信号的相位调制变化为信号的幅度调制,消除了相干光通信系统中激光器的带宽等参数造成的局限性,极大节约了系统成本。本文的主要工作内容如下:(1)首先对基于多模光纤的光时域滤波器的研究背景、研究意义以及光滤波器的发展情况进行介绍,对本文提出的光时域滤波器的原理进行分析。在方波型的积分区间的基础上,依据滤波器系统的时域特性对其频域的滤波特性进行研究,提出了基于多模光纤的光时域滤波器的载波恢复方法并加以验证。(2)提出了基于光纤色散理论的光时域滤波器系统,首先对光纤色散对输入信号脉冲的影响进行了研究,对基于多模光纤的模式色散理论的光时域滤波器进行原理分析、仿真验证和实验研究,证明了该系统时域滤波的有效性的同时,并通过仿真证明了该系统对光信号的波长和带宽不敏感。(3)为了满足时域滤波器系统激励起更多的光纤模式并对特定模式进行选择的要求,且更进一步的提高系统的空间分辨率,提出了基于单模-多模-单模(S-M-S)光纤结构的光滤波器,并对其系统特性及时域特性进行了研究。在S-M-S光纤结构的基础上,为了提升光纤和光信号之间的耦合效率,减小偏振膜色散,分离出更多的离散模式激励群从而提升系统的分辨率,又提出了基于椭圆纤芯多模光纤的系统。通过研究发现,基于椭圆纤芯多模光纤的系统更有利于对入射光束的模式进行分离,有助于系统在时域滤波及全光空时映射等方面的应用。