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时间透镜(Time-Lens)技术由于其应用范围广泛，尤其是能够实现全光的时间-频率之间的实时傅里叶变换，多年来一直受到人们的广泛关注。本文从空间透镜实现傅里叶变换的原理出发，研究了时间透镜实现时间-频率间傅里叶变换的原理和实现方法。给出了两种不同的时间-频率间傅里叶变换的结构，即“色散介质+相位调制器+色散介质”的结构和“相位调制器+色散介质+相位调制器”的结构。考虑到在高速光纤通信系统中传输速率上的优势，本文采用第二种结构。论文利用铌酸锂相位调制器来实现时间透镜，加上色散介质一起构造了两种频域光纤传输系统，分别为发送端和接收端都采用时间-频率间傅里叶变换的系统和仅在接收端采用时间-频率间傅里叶变换结构的系统，然后用VPI（VPItransmissionMaker）软件进行了传输性能的仿真模拟，给出了不同情况下的最佳参数配置。仿真结果表明，利用时间-频率间傅里叶变换结构的强度调制直接探测（IM-DD: Intensity Modulation DirectDetection）的光传输系统比传统IM-DD系统在传输速率为40Gb/s和100Gb/s时，抗色散的性能上有明显优势。另外，本文提出了利用时间-频率间傅里叶变换实现“脉冲反转”（脉冲序列时序逆序）的方法。该方法可被用于全光逻辑和全光信号处理。最后对光纤频域传输系统中出现的光信号峰值功率较高的问题进行了分析。提出了一种新的编码方案，给出了详细编码规则和步骤。通过仿真和理论计算，该编码方案能够有效降低光纤频域传输系统中光信号峰值功率，减少光纤非线性影响，提高系统误码率性能。