数字信号在处理及传输方面的诸多优势促进了大型数字集成电路的快速发展,当今世界进入了一个高度数字化的时代,高性能的模数转换器(ADC)成为现代数字信号处理的核心技术。近年来,数字处理技术的高速发展对模数转换器的工作带宽和采样速率提出了更高的要求,而传统的电子模数转换器件由于受到“电子瓶颈”的限制,无法满足未来高速高精度的模数转换需求。作为突破电子ADC瓶颈的有效方法之一,全光模数转换器可以实现高采样速率,然而如何获取高量化精度仍是目前研究的主要问题之一。本论文从基于孤子自频移(SSFS)效应的全光量化技术出发,介绍了通过光谱压缩来提高全光量化精度的途径,探索了基于超短孤子脉冲非线性传输特性的光谱压缩方法,并分析了它们在高精度全光量化系统中的应用。首先我们利用孤子绝热传输原理,探索了梳状光纤(CPF)和梳状色散光纤(CDPF)中的光谱压缩方法。根据“平均孤子传输”理论,我们采用高非线性光纤(HNLF)和单模光纤(SMF)设计了CPF,并数值模拟了它的光谱压缩特性。仿真结果表明：CPF可将波长在1550nm～1670nm范围内的250fs光脉冲的谱宽压缩至1.2m,将其应用于全光量化系统可以得到6bits的量化精度。实验中采用DSF和SMF制备了CDPF,将其用于NPR被动锁模激光器的输出脉冲序列光谱压缩,获得1.43倍的谱宽压缩率。最后将CDPF用在了基于SSFS效应的全光量化实验,得到了4.1bits的量化精度。最后,我们基于飞秒光脉冲的SSFS效应以及光纤三阶色散(TOD)对频移孤子的影响,探索了频移孤子的光谱自压缩方法。光谱压缩介质采用具有正三阶色散的反常色散光纤,我们数值模拟了该方法的光谱压缩特性,分析了脉冲初始啁啾的影响,并推导出解析式证明了谱宽压缩效果是强烈依赖于光纤三阶色散值的。该方法具有使光脉冲产生孤子自频移的同时压缩其光谱宽度的特点,可以将其用于全光量化系统的SSFS环节实现脉冲的初次光谱压缩,从而提高量化精度。