正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术由于其高频谱利用率、强大的色散容限和偏振模色散(PMD,Polarization Mode Dispersion)容限,开始在高速光纤通信系统中得到广泛的研究和应用。目前为止,主要有两种方式实现光的正交频分复用技术,分别是相干OFDM和全光OFDM。相干OFDM主要是基于电子芯片的方式来实现,其主要受限于电子芯片的处理速度,从而使光纤通信很难达到很高的速率。为了克服这一问题,人们开始引入全光OFDM,本文采用基于时间透镜的方式来实现全光OFDM系统。本文首先从光波时空二元性理论出发,得出空间中衍射与光纤通信中二阶色散介质传输的对应性原理;接着从传统光学中的透镜引出时间透镜,进而从空间成像得到时域连续傅里叶变换/逆变换(Fourier transform/ inverse Fourier transform,FT/IFT)的原理。接下来从实际的光纤通信系统中找到具体的器件来实现时间透镜和二阶色散介质的功能,从器件上实现了时域傅里叶变换系统:一个调相器(用于实现时间透镜)和对称分布在其两端的相同的色散介质即可组成。我们称之为全光时域连续FT/IFT器件,进一步将其应用在光OFDM系统中:在发射端,用IFT器件对一组原始光脉冲直接进行傅里叶逆变换,得到全光OFDM符号;在接收端,用FT器件将光脉冲恢复。最后,本文用实验验证了基于时间透镜的全光OFDM系统,在无色散补偿、无预啁啾情况下将20 Gbit/s光信号在G.655光纤中成功传输了200 km。处理好原始光脉冲的时间宽度与IFT/FT变换器件的时间窗口、色散介质的色散参数以及时间透镜的电驱动信号之间的关系,时间透镜可用于更高速率、更远距离的光传输系统中,以解决高速光纤通信系统的色度色散、PMD、时间抖动及高阶色散等一系列问题,且具有良好的实时性。