虚像相位阵列(VIPA:virtually-imaged phased array)是一种具有大角度色散的光学器件,利用其大角色散的特性,可以用来制作高分辨率滤波器和色散补偿器。此外,在偏振色散、波分解复用、脉冲整形等领域也有研究。但是由于它对入射光束要求较高、多级的衍射和损耗较大等问题应用并不是非常广泛。虚像相位阵列和衍射光栅结合实现二维成像是光谱处理领域的一项重大进步,在研制高分辨率和高信噪比的光学滤波器、实现复杂的二维光谱处理以及光谱成像等研究领域都有应用。本文以VIPA的基本工作原理为切入点,详细阐述了VIPA的近轴波导色散定律,对出射光束进行了出射角-波长二维映射关系的仿真,并对比平面波导色散定律对器件的各项性能参数进行了仿真分析；同时,全面而系统地研究了VIPA在DWDM领域的应用,并使用近似仿真探讨了8信道超高密度波分解复用系统中空间啁啾效应对峰值波长偏移和谱线宽度的影响,这里的近似仿真模型采用掩膜遮挡的方法来模拟光纤阵列。另外,本文通过空间遮挡的方法构建DWDM系统的仿真模型,结合实际光纤尺寸进行了仿真和参数优化分析,并对比分析了入射角度对谱线性能的影响。这种采用空间遮挡方法来研制带宽可调的光滤波器与DWDM系统相似,不同之处在于这里滤出的波形是在二维输出的结果上面取一个小孔或者窄缝得到。输出光束可以不经任何处理直接使用一根光纤接收,得到一个窄带的光滤波器；也可以通过一个小孔或者窄缝后来收集光束,通过调整小孔或者窄缝的尺寸来调节滤波器的带宽。由于时间和实验条件的限制,目前该课题的研究仍然不够充分,DWDM系统仿真模型的可实现性和性能也未经实验论证。8信道超高密度波分解复用系统的性能和空间遮挡带宽可调滤波器的应用价值和前景仍然有待进一步探讨。