基于四波混频(FWM)效应的光生毫米波(MMW)技术因对信号频率、幅度和相位无限制且光转换效率高，已成为光生毫米波技术研究的一个重点方向。回顾了基于四波混频的光生毫米波技术的研究历程，讨论了目前基于半导体光放大器(SOA)、高非线性光纤(HNLF)和硅基波导等光学器件的四波混频效应生成毫米波的三种技术路线，综述了硫系玻璃光纤和硫系波导在光生毫米波领域的研究进展，并对光生毫米波技术的发展前景进行了展望。

研究了一种多路传输且频率可选的波分复用光纤无线系统。该系统可同时传输最多4路频率可选的下行毫米波信号和2~4路上行信号。经仿真实验，通过7×8数字光开关矩阵系统可产生6种倍频因子分别为2、4、6、8、10、12的毫米波信号，且多路不同频的下行毫米波信号在误码率为10-9情况下经50 km单模光纤传输的功率代价范围为1.21 dB~1.71 dB，同时多路上行信号功率代价为1.10 dB~1.24 dB,系统体现了良好的抗色散性和均衡性。

研究了一种多边带拍频产生多倍频、高功率毫米波的方法，并提出了相应的交错复用模块结构。该模块无需额外光滤波器件和复杂电路驱动，通过器件参数设置生成间隔可调的周期边带信号。理论分析表明，多个边带相互拍频并叠加最终形成毫米波信号，信号能量更为集中，且信号频率具有可调性。实验结果显示，多边带调制方法可实现12倍频、16倍频甚至18倍频毫米波信号，而且输出信号体现出明显高功率特性，相对典型双边带调制输出信号功率提高了20 dB以上。根据系统仿真结果，多边带拍频光纤无线系统还具备较好的传输稳定性和抗色散能力，更适合长距离传输。

提出了一种基于双平行马赫-增德尔调制器的全双工矢量信号传输系统。传统的光学倍频技术只适用于NRZ (not return to zero) 等强度调制格式，而不适用于无线通信中常用的MPSK、MQAM等矢量信号调制技术，用传统的倍频技术生成光毫米波后，用滤波器将其2个边带分开，在其中一个边带上调制矢量信号，这样幅度和相位信息被正确保留，且使用了8倍频模块，降低了传输过程中对光电器件的带宽要求。理论分析和仿真结果表明：通过此方法产生的携带在60 GHz载波上的625-Msymbol/s的4QPSK信号，经过20 km单模光纤传输后，误差向量幅度损耗可以忽略不计。

提出一种基于双并联马赫曾德尔调制器（MZM）的新型四倍频光生毫米波技术，并用于矢量信号调制。传统的四倍频调制技术，由于数据信号同时调制到+2，-2阶边带上，拍频检测后两个边带上数据信号会产生相位叠加，只适用于不归零码(NRZ)等强度调制格式。提出的矢量信号调制技术将数据信号调制在一个-1阶边带上，另一个+3阶边带不携带数据，在拍频检测后幅度和相位信息被正确保留。同时，四倍频模块降低了传输过程中对电和光器件的带宽需求。理论分析和仿真结果表明，通过此方法产生的携带在60 GHz载波上的6.25×108 symbol/s的四相相移键控(QPSK)信号，经过20 km单模光纤传输后，误差向量幅度（EVM）损耗可以忽略。

提出一种克服色度色散影响的四倍频光毫米波信号产生方法。该方法使用一个双驱动马赫曾德尔调制器，通过调整上、下两路射频信号的相位差、直流偏置点、调制系数以及基带信号增益，将数据信号仅调制到四倍频光毫米波信号的一个2阶边带上传输，解决了色度色散引起的码元走离问题，有效增加了传输距离。理论分析和仿真实验结果表明，信号在光纤中传输120 km后眼图仍然十分清晰，经过60 km传输后的功率代价约为0.45 dB。另外，基于频率再用技术，没有调制数据的另一个2阶边带信号还可以作为全双工光纤无线通信(RoF)系统的上行链路光载波，简化了基站配置。仿真实验结果表明，双向2.5 Gbit/s数据信号在光纤中传输40 km后，功率代价小于0.6 dB。

光生毫米波在光纤无线电，毫米波成像，射电天文学等领域都有广泛的应用前景。本文对基于单极型马赫 -曾德尔调制器 (MZM)采用双边带光载波抑制调制的光生毫米波方法进行了理论分析。详细分析了马赫 -曾德尔调制器的有限消光比对产生的毫米波的影响。建立了基于单极型马赫 -曾德尔调制器采用双边带调制光载波抑制的光生毫米波的实验平台。输入驱动信号频率在 23到 30 GHz之间调节时，获得 46到 60 GHz之间连续可调的毫米波信号，其功率抖动小于 1.5 dB。

设计并实现了一种用于光生毫米波无线局域网的低成本千兆比特数据率的通信系统，用于满足未来光生毫米波WPAN/WLAN的需求。用户端采用单载波差分编码二相移键控调制和1 bitA/D接收解调技术，有效解决了由于在毫米波波段通信信道受人和物体引起很大的衰减而需要高动态范围接收机的问题。在收发天线角度为120°、发射功率为1 mW、通信距离为0.5～20m的情况下实现了1000Mbit/s的高速数据通信，动态范围大于50dB。