随着信息社会的飞速发展,高速、海量、长距离的数据传输与宽带接入需求日益提升,光载无线通信(Radio over Fiber,ROF)技术成为了当下研究的热点。光生毫米波信号可以凸显ROF系统低成本与高传输性能的特点;利用光子学技术来产生具有大时间带宽积的微波脉冲信号可以克服“电子瓶颈”的限制,满足现代雷达系统对探测距离与分辨率的需求。本文将侧重于研究利用光学方法产生高倍频毫米波信号和利用光学方法处理微波信号两个方面。首先概述本文的研究背景,介绍了微波毫米波信号产生与处理方面的国内外研究现状,对几种常用的光外调制器进行理论分析与公式推导,利用Matlab Component在Optisystem中实现对DPMZM的仿真。其次介绍了光生毫米波信号的关键技术,着重对被认为是目前光学产生毫米波信号最佳方案的外调制技术进行说明。在利用光学方法生成毫米波信号方面,本文提出基于级联与并联DPMZM的倍频毫米波产生方法,在没有任何电光滤波器的情况下实现光学十六倍频毫米波信号的生成,讨论了移相器的相位偏移与调制深度对生成毫米波信号的性能影响。随后提出了两种基于单个DPMZM与非线性效应结合生成二十四倍频与十六倍频毫米波信号的方法。在第一种方案中,利用SOA的四波混频效应产生高次谐波,并通过滤波器滤除无关边带,最后实现二十四倍频毫米波信号的生成。在第二种方案中,利用受激布里渊散射效应,在未使用滤波器的情况下,抑制四阶边带,最后得到纯净的八阶边带,实现十六倍频毫米波信号的生成。最后,在利用光学方法处理微波信号方面,本文提出一种以DPMZM为主,保偏布拉格光栅为辅的结构来实现同时产生两路任意相位编码微波信号的方法。通过保偏布拉格光栅与偏振分束器的共同作用分离两路偏振正交的±2阶边带;其中一对边带经过相位调制器调制后再与另一对耦合,最后送入两个光电探测器拍频得到两路高频率的相位编码微波信号。实验结果表明,通过调节驱动信号的频率,可得到10GHz-100GHz的一系列四倍频相位编码微波信号;还原的相位信息与脉冲压缩比均和理论值吻合,证明了所提方法生成多路相位编码信号的有效性。