频谱分析是众多领域的一个基础工具。随着射频频率的提高、跳频通信的发展和各种雷达新技术的出现,完全基于电子设备的频谱检测受到电子瓶颈的制约,不能满足日益增长的需要。基于光学傅里叶变换的频谱检测借助于微波技术的高精度和光子技术的快速性实现了种类繁多的检测方案。然而,此方案的缺点是高分辨率需要较大的色散量。为了克服分辨率较低和带宽较小等限制,待测微波信号需要先进行频谱展宽,再经过傅里叶变换。相比其他基于傅里叶变换频谱分析方案,此系统具有带宽和分辨率的优势,具有广泛的应用前景。本文利用时间压缩系统实现待测微波信号频谱展宽,放大频谱内部细节;再将信号通过非线性光强度频谱分析(LISA)系统调制,实现频谱提取和傅里叶变换,最后通过示波器观察。此方案提高了检测的分辨率,实现了大带宽和快速性。主要研究内容如下:(1)提出并验证了基于单边带调制实现的时间压缩方案。数学推导对比了双边带和单边带调制下的输出波形,证明单边带能有效地消除频率衰减因子。仿真了单边带调制下微波信号为25 GHz,压缩倍数为10和20时系统的输出结果。结果显示,频谱中分别得到250 GHz和500 GHz的频率,并且具有良好的信噪比。此外仿真表明,增加光源带宽,将降低系统的幅度衰减。(2)完成了时间压缩方案实验。实验得到了压缩倍数为2.7、8和11时系统的输出波形。结果表明,随着压缩倍数增大,系统的信噪比降低,验证得到实验系统最大压缩倍数为11。最后介绍此系统无时间孔径限制和较高的线性度等优点。(3)仿真分析了基于非线性交叉相位调制实现的光强度频谱分析系统。利用时域光强度频谱分析系统提取压缩后的频谱信息;利用频域光强度频谱分析系统实现频时转换。结果表明,时域光强度频谱分析系统输出波形的频率差为250 GHz,即为压缩后微波信号大小。将时域光强度频谱分析系统输出信号经过滤波整形后通过频域光强度频谱分析系统实现频时转换。仿真结果为6.94 ns,其理论值为6.95 ns,表明系统实现了傅里叶变换。将时间压缩和非线性级联,本论文实现了分辨率为400 MHz,带宽为840 GHz的检测系统。