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微波光子学技术是融合了微波技术和光子学优势的新兴技术,其特征是利用光纤技术低损耗和超大带宽等优势来弥补传统微波技术的不足。其中,以光电微波振荡器(OEO)为代表的光生微波技术和大容量THz光子无线通信技术是微波光子学中的两个重要方向,也是本文工作研究的内容。OEO是利用光纤低损耗的特性构造出了超长的光电谐振腔,能够产生远优于传统微波源的超低噪声微波信号,因而受到广泛关注。本论文首次提出基于光波分复用的波长双环路OEO方案;首次使用YIG滤波器、可调光延时线和锁相环模块,对OEO进行三级调节。最终,完成了OEO的工程化样机。该样机实现了输出频率在8-12 GHz范围内步进为6 Hz的可调谐。10 GHz信号的相位噪声为-141.28 dBc/Hz@10 kHz,线宽为5.2 mHz,边模抑制比为70 dB,振荡频率在24小时内频率漂移小于±1 Hz。样机在相关单位进行了展示和测试,获得了广泛的认可。在OEO的应用方面,提出了基于波长双环路OEO的光窄脉冲源的产生方案,实现了双波长低抖动光窄脉冲的同时输出。THz无线通信主要面向新兴的超大带宽业务,在THz波段(300 GHz以上)的光子无线通信技术具有极为重要的研究价值。本论文提出并实现了利用单向载流子光电二极管(UTC-PD)、宽带THz接收机和光频率梳的THz载波产生方案。通过研究系统中的相干补偿技术,实现了单通道OOK、QPSK、16-QAM和32-QAM等多种调制格式信号的无线传输和快速解调。利用信号失真补偿技术,实现了单通道128 Gbit/s的16-QAM信号的THz无线传输和一次性解调。在多通道通信方面,通过使用相干补偿技术,先后实现了300-500 GHz频段内传输速率为160 Gbit/s的8通道QPSK信号的无线传输和快速解调,以及375-450 GHz频段内80 Gbit/s的4通道16-QAM信号的无线传输和快速解调。利用信号失真补偿技术,实现了300-500 GHz频段内6通道16-QAM信号的无线传输,传输速率达到300 Gbit/s。据我们所知,这是目前已公开报道的300 GHz以上THz频段的无线传输最高传输速率的记录。