毫米波信号的光学产生和处理技术,以及毫米波光纤传输系统都有着重要的研究价值和应用前景,特别是光纤毫米波宽带无线接入系统在构建未来低成本毫米波无线网络时,有着巨大的竞争优势。宽带、可调谐的毫米波产生技术是光纤毫米波接入系统和其他各种毫米波通信系统中的关键技术,论文提出了一种铌酸锂强度调制器与半导体光放大器级联的方案,利用强度调制器调制中的非线性效应以及半导体光放大器中的四波混频效应,实现了微波信号的光学6次倍频。在进一步研究中,对光载波抑制调制理论进行了深入分析,提出了多重光载波抑制调制,并结合半导体光放大器级联实现微波信号光学12次倍频的方案。为了进一步提高毫米波倍频次数,我们提出了利用半导体光放大器级联的方案,使得倍频次数提高到了18次。我们深入研究了光纤色散对毫米波信号的影响后,论文提出了倍频次数可调节的毫米波信号产生方案。在该方案中,利用光相位调制器结合光学滤波器,简单稳定地实现了可选择4次倍频或6次倍频的毫米波信号产生。在利用上述光生倍频毫米波技术的基础上,论文全面研究了毫米波下行链路数据传输的特性,提出了利用光学倍频毫米波信号实现大容量数据传输的方案,并从实验中验证了该方案。在实验中,我们分别实现了2.5Gbps数据,在2倍频毫米波无线光纤传输系统与6倍频毫米波无线光纤传输系统中,无需色散补偿的长距离无误码传输。通过光学方法实现对毫米波信号的上下变频技术是微波光子学领域研究的另一项关键技术。论文提出了利用高非线性光纤中的四波混频效应,实现毫米波信号全光上变频与全光下变频的技术,并用系统仿真软件与实验分别验证了该方案的可行性。我们在实验中成功实现了2.5Gbps的数据信号上变频加载30GHz的毫米波信号,并进行了长距离光纤传输。同时也实现了2.5Gbps的数据信号从30GHz的射频载波下变频到6GHz的中频载波。