全光时间微分器在光计算、全光信息处理和光网络的实施方面有广泛的应用前景。基于双芯光纤耦合器的全光时间微分器是全光时间微分器的新方案,能很容易对输入脉冲实现1阶和2阶微分。本文围绕着光时间微分器的原理对基于双芯光纤耦合器的光微分器进行了细致的微分特性分析研究和仿真,主要完成的研究工作如下：(1)阐述了全光时间微分器的概念和工作原理,对现有全光时间微分器的实现方案进行了总结和分析对比.(2)利用耦合模理论,对双芯光纤耦合器的传输特性进行了分析,指出双芯光纤定向耦合器全光微分特性的工作机理,证明了耦合系数和耦合器的长度在满足一定的条件下,光纤耦合器可以设计成一个一阶或者二阶光时间微分器。(3)采用皮秒级高斯脉冲和超高斯脉冲输入基于双芯光纤耦合器的全光时间微分器,通过数值仿真,分析了其工作误差,工作带宽,能量效率。分析表明,微分器的工作带宽与耦合器的长度和耦合斜率有关；在光微分器参数固定后,2阶微分器的工作带宽大约是1阶的2.9倍。与较长的高斯脉冲相比,较短的高斯脉冲通过光纤耦合器,会有较高的能量效率,但同时会产生较大的误差。微分器参数固定后,持续时间更短的脉冲的处理误差会更大。在实际具体应用中应根据情况设计不同的光微分器,来达到预期的目的。