随着通信行业的快速发展,人们对宽带通信服务的需求日趋增强。无线通信可以实现用户端的灵活接入,这一显著优点使无线通信倍受青睐。但目前能够提供无线接入的窄带无线通信速率都无法满足未来宽带通信的需要,且其所用的低频无线电频谱已非常拥挤。而毫米波频段可以实现更大的传输容量和更高的数据传输速率,但毫米波段的无线信号的高损耗和视距传播使宽带毫米波通信系统非常复杂、且成本高昂。光载射频技术(Radio over fiber)将毫米波和光纤传输技术相结合,具有损耗低,可用带宽大,安装维护简单,可实现多操作、多服务通信,抗电磁干扰性好,功耗低的优势,有望大幅降低宽带毫米波通信系统复杂度和成本。在光载射频研究领域中,光载毫米波的产生技术已经成为一个研究热点,利用低频本振信号生成高频光载毫米波信号,能使系统成本得到有效地降低,同时使系统性能得到提高。但是利用光载射频技术实现大容量和高速率通信服务存在光纤和无线接入的速率失配问题。W波段(75-110GHz)毫米波具有丰富的频谱资源,对于实现10Gb/s甚至更高速率的超宽带无线接入相对容易,是对于光纤和无线接入的速率失配问题极具潜力的解决方案。本论文首先综述了RoF技术的技术特点、国内外的应用、研究现状及发展前景,简要介绍了WDM-PON技术。接着,对基于RoF技术的光载毫米波信号产生方案,即外调制技术做了详细分析,比较了双边带调制(DSB)、单边带调制(SSB)和中心载波抑制调制(OCS)三种外调制方法所产生毫米波的频谱结构和传输性能。阐明利用马赫-曾德尔调制器非线性效应产生光载毫米波信号的优势。然后,在对ROF技术中光载毫米波产生技术研究的基础上,提出基于光学倍频的光载毫米波多波段接收的全双工RoF链路方案。其中,在下行链路中中心站通过马赫-曾德尔调制器产生对称的二阶边带,Gbit/s级别的数据调制于正二阶边带,负二阶边带引入相位调制器,经光纤长距离传输后在基站实现二倍频和四倍频光载毫米波的产生,二倍频和四倍频进行混频后产生六倍频信号,由此能够提供多波段毫米波信号。上行链路中,天线接收的射频信号频率下变换为基带信号,调制于由下行信号中提取的光载波后传输至中心站,完成RoF全双工链路。该方案的基站无需额外光源,简化了基站结构。搭建了RoF仿真链路,通过信号眼图的演化和误码率曲线分析信号的传输性能；通过优化各器件参数,得出载有高速率数据的射频光信号最佳传输方案。再次,在产生高倍频毫米波技术的基础上,提出将WDM-PON与w波段ROF技术融合的、基于本振广播的W波段宽带毫米波全双工接入系统。利用半导体光放大器的四波混频效应产生W波段ROF信号,在基站进行光电转换产生W波段射频电信号。上行信号的载波通过光纤布拉格光栅从下行链路中提取。基带调制后的上行信号在远端节点进行波分复用传至中心站,实现了w波段毫米波信号的全双工RoF链路。