随着科学技术的不断发展,数字信号处理由于其自身的诸多优势,存在于我们生活的方方面面。在通信和军事上,数字信号处理技术彻底改变了旧时代的通信和雷达系统,使其高度数字化,大幅度提高了信号传输和处理能力。随着人们对数字信号处理提出更高的期望,也对模数转换器(ADC)的工作带宽和采样速率有了更高的要求。而传统的电子ADC由于其“电子瓶颈”的限制,无法满足高速高精度的模数转换器的要求,因此,光学ADC作为一种有效突破电子ADC瓶颈的方法,近年来得到广泛关注。本文重点是基于孤子自频移效应的全光量化,提出了一种新的光谱压缩方法——基于非线性光纤环镜(NOLM)结构的光谱压缩方法,以提高全光量化精度,并通过仿真及实验验证了此方法的可行性。论文主要内容如下:1.系统介绍了光学ADC的发展现状及其应用,对孤子自频移的的发现以及在全光量化中的发展做出了概述。2.通过麦克斯韦方程组推导并研究了适用于光脉冲在光纤中传输的广义非线性薛定谔方程,并探究了求解广义非线性薛定谔方程的数值方法——分步傅里叶法。介绍了脉冲在光纤中传输时所产生的一些非线性效应,并着重分析了孤子自频移的产生机理以及频移量的影响因素。3.根据NOLM的基本原理,提出了基于NOLM的光谱压缩方法,并且从数值分析和实验上进行了研究。数值仿真的结果表明:NOLM能够对无啁啾双曲正割脉冲进行光谱压缩,通过改变结构参数减小压缩后的光谱边带(或基座),以此结构参数对300fs的无啁啾双曲正割脉冲压缩,得到边带能量比为9.39%和谱宽为1.6nm的仿真结果。实验中,对NPR被动锁模光纤激光器产生的亚皮秒脉冲进行压缩,综合考虑边带能量比和压缩比,得到1.52nm的谱宽和6.53的压缩比。4.分别对色散渐增光纤(DIF)和反常色散高非线性光纤(HNLF)串联NOLM的二级光谱压缩进行了数值仿真研究。仿真结果表明,将NOLM连接于不同类型DIF之后,在孤子数N分别为0.5、1、1.4时,最大可以得到10.93的压缩比;将NOLM连接于反常色散高非线性光纤之后,当NOLM中为HNLF时,将压缩比从7.33提高到11.9。当NOLM中为色散位移光纤时,可以得到46.67的压缩比。