光信号处理技术是指对光数据信号进行处理的技术,与电信号处理技术相比,具有诸多优点,是光通信网络中的关键技术之一。光信号处理技术研究领域广泛,包括码型转换、光逻辑门、全光波长转换、光学计算及微波光子领域的光信号处理等。本文在国家自然科学基金面上项目的资助下,针对光时域微分器、光载无线系统的单边带调制及超宽带信号光学产生技术,开展了一系列较为深入的研究。概括全文所取得的研究成果,有如下几个方面：(1)提出并研究了基于双芯光纤的光时域微分器。当双芯光纤的两个纤芯的结构参数(半径、折射率分布)完全一致时,传输谱符合一阶光时域微分的特征。因此仅使用一段双芯光纤,就可以对光信号进行一阶时域微分处理。进一步,如果双芯光纤的某个纤芯被均匀切割成N等分,该结构的双芯光纤可以看作是N个一阶光时域微分器的级联,构成高阶光时域微分器。由于双芯光纤的梳状传输谱特性,对双芯光纤的结构参数进行恰当的设计,可以获得满足ITU-T G.692标准的波分复用系统一阶光时域微分器,16通道一阶光时域微分器传输谱仿真结果表明,其通道间隔为100GHz,通道3dB带宽为33.5GHz,16通道实际中心频率与标称中心频率之差的最大值仅为4.2GHz。使用高斯光脉冲,对基于双芯光纤的一阶光时域微分器、高阶光时域微分器和波分复用系统光时域微分器进行了微分结果验证,证明这三种光时域微分器具有很高的精确度。并通过差错因子、能量效率、3dB带宽三个方面对其性能进行了分析。最后,作为双芯光纤光时域微分器的应用,提出了一种基于双芯光纤光时域微分器的光相位重构方案,仅需要测量光时域微分器之前和之后光信号的强度,就可以恢复光信号的相位。(2)提出并研究了基于双芯光纤的波分复用光载无线系统单边带调制方案。该方案利用双芯光纤梳状传输谱的斜边,同时对多路光双边带调制信号的载波和上下边带产生不同的衰减,实现了光双边带调制到光单边带调制的转变。同时优化了光载边比,提高了光链路的灵敏度。提出并研究了基于长周期光纤光栅的光载无线系统单边带调制方案,并优化了光载边比。(3)提出并研究了基于长周期光纤光栅的光载边比可调的光载无线单边带调制方案。该方案由偏振控制器、偏振分束器、两个平行结构的长周期光纤光栅、偏振合束器构成了光载边比调节单元,通过调节偏振控制器的输出角度,即可实现光载边比的连续可调,调节范围从10dB到-5dB。(4)提出并研究了基于双芯光纤的多通道超宽带信号光学产生及调制方案。双芯光纤作为多波长光鉴频器,基于相位调制-强度调制转换原理,获得了具有正负极性的高斯monocycle脉冲。并进一步实现了正负高斯monocycle脉冲的开关键控调制、脉冲位置调制和二进制相移键控调制。(5)提出并研究了基于并联马赫曾德尔调制器的波形构造超宽带信号生成方案。电高斯脉冲串经并联结构的马赫曾德尔调制器对光载波调制,产生两路特定时域波形的光脉冲,调节这两路光脉冲的相对时延,在光耦合器叠加,光电检测后获得高斯doublet脉冲和正负极性的高斯monocycle脉冲。