随着信息量的爆炸式增长,人们迫切的希望提高信息的传输速率,最直接的解决办法就是提高信号的频率,时间透镜在这种情况下被提出。最开始人们研制时间透镜是为了对信号进行压缩,以获得更高频率的脉冲信号,随着高速激光器的研制与使用,时间透镜更多的应用在高速光信号的检测中。本文在介绍了光的时空二元性之后,详细介绍了时间透镜成像系统的成像原理、成像方式以及常见应用,并以四波混频时间透镜成像系统为基础,研究了影响成像系统分辨率的因素,通过理论推导得到泵浦脉冲宽度对于时间透镜成像系统的影响,给出定量的数值分析,通过Matlab程序仿真验证了相关理论。之后根据时间透镜的时间反演特性和4f系统的相关理论,理论推导和程序仿真验证了时间透镜成像系统的时间反演理论应用在流密码中的可行性。本文的主要工作包括以下几个方面的内容:1.推导了时间透镜成像系统的基本原理,得出时间透镜的成像条件,并介绍了实现时间透镜成像的四种方式。2.研究了时间透镜成像系统的几种常见应用,根据M值的不同,时间透镜成像系统可以实现对光信号的压缩、放大、时频变换和时间反演的作用,这里根据不同的作用,通过Matlab程序仿真验证了相关过程。3.根据成像系统的相关理论,发现影响成像系统分辨率的若干因素,其中泵浦脉冲的宽度对成像系统有着重要的影响,根据啁啾泵浦脉冲和色散信号脉冲的关系,通过理论推导给出了定量分析,并通过Matlab程序验证了泵浦脉冲宽度对信号脉宽、光纤的群速色散以及系统放大倍数的影响。4.根据时间透镜成像和流密码加解密过程的相似性,研究了时间透镜成像系统的时间反演理论应用在流密码中的可行性,并通过理论推导和程序仿真验证了加解密过程,对高速光信号的实时加解密提供了一个方法。