时间透镜成像系统主要由输入色散、时间透镜和输出色散三部分组成,通过控制这三个部分的参数可以使系统实现不同的功能,即时域成像和傅里叶变换。而时间透镜作为时间透镜成像系统的一部分,结构简单且具有良好的调制特性,因此被广泛地应用于光通信、光信号处理等领域。本文的重点为公式推导。首先,以FWM时间透镜成像系统为基础,研究了高阶色散、非线性效应和泵浦脉冲这三个因素对时间透镜成像系统性能的影响,并通过Matlab程序仿真验证了相关理论;其次,从时间透镜的基本原理入手,利用4f时间透镜系统对光纤通信系统进行色散补偿,并通过数值仿真进行了分析和研究。本文的主要研究内容如下:1.建立了时间透镜成像系统的模型,并推导了基本原理,得到时域成像及傅里叶变换的实现条件,然后通过Matlab程序仿真验证了超短脉冲的放大和压缩、时间反演和傅里叶变换等相关过程。2.介绍了时间透镜的四种实现方式,详细分析了FWM的过程,建立了FWM时间透镜成像系统的模型并推导对应的成像条件。3.根据理论推导得出高阶色散、非线性效应和泵浦脉冲这三个因素会对时间透镜成像系统的性能产生影响,并通过Matlab程序仿真验证了相关理论。4.搭建4f时间透镜系统,推导实现傅里叶变换时输入色散、输出色散和时间透镜的相移系数之间的对应关系;提出了两种基于4f时间透镜系统的色散补偿方案——4f时间透镜系统对色散进行集中补偿和分步补偿,并通过Matlab程序仿真验证了相关理论;利用归一化方差NSD验证信号长度和信号间隔对色散补偿效果的影响,进一步说明4f时间透镜系统对色散进行集中补偿的方案优于4f时间透镜系统对色散进行分步补偿的方案。