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无线通信技术,因其使用方便、用户端接入灵活和无处不在的特性,已经成为信息时代全球通信网络发展的一个重要方向。但目前,能够使用的低频无线电频谱异常拥挤,并且可供无线接入的窄带通信速率无法满足人们对宽带通信服务的需求。因此毫米波宽带无线通信被认为是未来通信行业的发展方向。以大气作为传输介质的无线射频技术具有较高的传输损耗和有限的传输带宽,最近发展起来的光载射频(Radio over Fiber,RoF)技术利用光纤长距离传输微波、毫米波信号,RoF技术利用微波光子学技术处理微波或毫米波信号来弥补无线射频技术的不足。在RoF系统中,高质量毫米波的产生是提高光载无线通信RoF系统性能的关键技术。目前该领域的研究热点是如何获得高品质、高频段的光载毫米波信号。RoF系统中另一个关键技术就是光频率梳(Optical frequency comb,OFC)的产生,OFC因其能够选取两个任意频率间隔的梳齿进行拍频产生毫米波而在RoF技术中有重要的应用。另外,OFC还因其广泛应用在光任意波形产生、光子微波信号处理、波分复用(Wavelength Division Multiplex,WDM)系统、光谱测量等诸多方面而受到广泛的关注。由于这些应用都需要具有高平坦度的多梳齿OFC,因此高平坦度、多梳齿OFC的产生成为了目前通信技术研究的又一热点。本论文首先阐述了 RoF及其系统结构、特点、关键技术和应用现状。接着,总述了 RoF系统中光载毫米波信号的产生技术,尤其是对基于相位调制器(Phase Modulator,PM)产生光载毫米波技术进行了深入分析。然后,研究了光载毫米波产生技术中的倍频技术,尤其是对基于马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator,MZM)、PM和偏振调制器(Polarization Modulator,PolM)的非线性产生倍频毫米波的方法做了深入研究。之后,研究了 RoF系统中基于外调制法产生OFC的方法,尤其是基于MZM和PolM的外调制产生OFC的方法。在此基础上,本文提出了一个光载毫米波的产生方案和一个OFC产生方案:(1)在对RoF系统中光载毫米波产生技术研究的基础上,提出了用两个PolM级联产生八倍频光载毫米波的方案。利用两个级联的PolM,实现两次对奇数阶边带的抑制,并且通过对射频驱动信号和PolM调制指数的调控最终只保留了正负四阶边带,从而产生了八倍频毫米波。该方法所设计的系统结构简单而易用,由于使用的调制器是PolM,所以不需直流偏置,从而没有偏置漂移带来的影响,系统稳定性高;另外由于不需要传统外调制方法所需的光滤波器,这样产生毫米波的频率调谐速率高,可调范围大,且传输性能良好。(2)在对RoF系统中OFC产生技术的研究基础上,提出了基于两个级联的PolM产生OFC方案。两个PoIM分别被两个不同频率的射频调制信号调制,通过控制参数,分别产生了 9,12,12和16齿OFC,并且频率间隔可调,平坦度高。由于不需要控制直流偏置,且无需光滤波器,所以此方法简单,系统稳定性高。