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随着微波光子技术的飞速发展,以光电振荡器(OEO)为代表的微波源信号产生技术、以微波光子滤波器为代表的信号处理技术、以光子上变频为代表的光-无线融合技术等相关研究成为热点。本工作在分析了OEO的基本原理上,创造性地构建了基于光纤布拉格光栅(FBG)的双激光器双振荡腔OEO,实验中得到了振荡频率为4.99881998GHz、单边带(SSB)相噪为-113dBc/Hz、边模抑制比(SMSR)大于60dB的微波信号。本工作创造性地利用光纤中的分数TALBOT效应,通过光脉冲重复率加倍的方法,实现微波频率的2倍频、4倍频、5倍频和8倍频技术,通过理论计算、仿真和实验实现了将光纤锁模激光器(MLFL)产生的重复率10GHz、脉宽2.8ps的光脉冲倍频到20GHz、40GHz、50GHz,将重复率5GHz、脉宽3ps的光脉冲8倍频到40GHz。本工作根据半导体光放大器(SOA)中的基于载流子密度动态变化的光-光调制作用相关理论,利用SOA中的交叉增益调制(XGM)和交叉相位调制(XPM)非线性效应实现了将1.25Gb/s基带信号上变频为30GHz毫米波信号;实验分析了SOA偏置电流、两光波长间隔、滤波器偏移量等因素对上变频调制度的影响。本文工作创造性提出基于FP-LD的“无本振光子上变频”技术,应用光信号注入FP-LD中的一周期(P1)振荡效应,实现了NRZ-OOK信号的上变频,产生了最低10GHz、最高30GHz的副载波强度调制(SCM)信号;通过实验还验证了2Gb/s的RZ-OOK信号分别上变频到12GHz、14.28GHz成为SCM信号。本文创造性利用“无本振光子上变频”级联偏振延时干涉仪(PDI)的方法,实现了无本振毫米波信号的产生。根据FP-LD输出的无本振光子上变频信号的正啁啾特性,利用单模光纤实现时域压缩后通过PDI滤波得到副载波二次谐波分量,将原有的微波信号转换为频率加倍的毫米波信号;实验中得到了27.8GHz的SCM信号和31.4GHz毫米波信号。本文创造性利用光注入FP-LD的P1振荡效应,实现了将光的相位信息转换成为副载波的相位信息。实验中1.3Gb/s、2.7Gb/s、2Gb/s的光移相键控(PSK)信号分别转换成为14.3GHz、15.12GHz、16GHz的副载波调相信号;分别将2GHz、3GHz、4GHz、5GHz、10GHz、13GHz的正弦调相信号分别转换成为22GHz、21GHz、24GHz、25GHz、10GHz、13GHz的副载波调频(FM)信号。