模数转换作为将模拟信号和数字信号联系起来的纽带,是联系模拟传感器(例如雷达、通信设备和电子战设备)和数字信号处理系统必不可少的环节。随着电子计算机的普及、检测自动化程度的不断提高和数字信号处理器的发展,数模转换器的性能(如采样速率、量化精度等)成为限制高速数字信号处理信号技术应用的“瓶颈”。因此如何提高全光量化的量化精度是当前面临的最大挑战之一,也是实现全光模数转换器的关键。超短脉冲在光纤中的传输情况是全光模数转换进行量化的重要基础,论文通过研究超短光脉冲在高非线性光子晶体光纤中实现孤子自频移,然后再进一步实现色散增长性光纤对于有无啁啾的飞秒脉冲的光谱压缩机理进行了分析,进而建立了以脉冲功率和波长转换为依据的量化物理模型。对高速率采样信号利用孤子脉冲在反常色散光子晶体光纤中产生的自频移效应实现量化的过程进行了数值仿真分析,同时依据设计模型进行了系统仿真分析。通过分析目前比较典型的几种光谱压缩方法,设计了采用色散增长型光纤中群速度色散效应实现频移后脉冲的光谱压缩,研究表明这种方法能够有效地提高量化精度。对全光模数转换量化后的光谱编码方案进行了比较分析,提出了采用光互连的二进制光谱编码的方案,并进行了仿真研究。仿真系统采用中心波长在1550nm、300fs脉冲宽度的双曲正割型孤子作为输入脉冲,让这个脉冲信号在反常色散的光子晶体光纤中传输,而光纤中的非线性效应将会对所传输的脉冲信号产生重要的影响,即实现了孤子自频移效应,从而使得孤子脉冲的中心波长发生红移,而这个移动量可以达到140nm。因为输入的是不同峰值功率的脉冲,导致脉冲的波长移动量也不同,进而实现了脉冲功率和波长的对应转换,不同的波长表示不同功率的脉冲,从而实现了信号的量化。频移后的孤子通过色散原件进入色散增长性光纤,通过控制输入峰值功率和孤子啁啾,可以有效的实现光谱压缩,使得压缩比例达到4。经过光谱压缩后量化精度可超过5bitS。仿真中分别研究了脉冲在具有不同非线性系数光子晶体光纤中、不同峰值功率的输入脉冲的传输情况,分析了光脉冲特征及光纤参数对量化精度的影响。