提出了一种可重构双输出微波光子变频器，该变频器可以实现上变频、下变频和同相/正交（I/Q）上变频。通过改变偏振复用‐双平行马赫曾德尔调制器的驱动信号，可以重构生成上、下变频信号以及上变频的上、下边带信号或矢量信号，且能同时单独输出两路变频信号。利用偏振控制器在正交偏振方向上巧妙地消除了本振信号的正/负一阶光边带，避免了滤波器的使用，进而实现了频率的大范围可调谐。仿真结果表明：所提变频器可在1~59 GHz带宽范围内单独输出两路任意频率的信号，杂散边带抑制比大于30 dB；加载I/Q基带信号可以进行I/Q上变频，生成两路高频64阶正交振幅调制（64QAM）矢量信号，误差矢量幅度小于3.5%。所提变频方案能消除光纤色散引起的功率周期性衰落效应，系统的无杂散动态范围为107.1 dB·Hz^2/3。此外，分析了直流偏置电压漂移、电移相器相位不平衡、偏振控制器偏振漂移等非理想因素对变频器性能的影响。

灵活光发射机可根据不同应用场景需求软定义信号的调制格式，从而进一步优化光信号的传输性能。本文提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器（MZM）和单MZM级联的灵活高阶正交幅度调制（QAM）光发射机方案，理论分析了圆形16QAM、4幅4相16QAM、圆形32QAM以及4幅8相32QAM光信号产生与自适应切换的原理与方法。在虚路径标识符（VPI）仿真环境下，分别验证了上述4种信号在5 Gbaud和10 Gbaud调制速率下的产生和传输性能。结果表明，通过灵活配置发射机的驱动信号（二进制或四进制）与直流偏置电压，可实现8/16/32QAM信号间的自由切换，同时，生成的上述4种信号经一定长度单模光纤传输后具有良好的信噪比。

为了实现多通道的微波光子下变频, 提高变频链路性能, 提出一种使用单个集成调制器实现的微波光子下变频方案, 该方案利用偏振复用特性实现双通道下变频功能。仿真与实验结果表明: 当子调制器设置在最小传输点时, 可实现载波抑制双边带调制, 光载波抑制比达到29 dB；双通道分别独立地将射频信号下变频转换为中频信号, 杂散抑制比达30 dB左右, 2个通道的无杂散动态范围(SFDR)分别达到110.4 dB·Hz2/3、113.4 dB·Hz2/3。

提出了一种基于非均匀光频梳的多频率瞬时信号检测方案。以功率非均匀下降的光频梳功率比为参照，利用待测信号与光频梳的拍频功率比确定信号的频率范围，再由解调后的频率信息计算待测信号的精确频率。仿真实现了0~20 GHz范围内多频信号的瞬时测量，误差范围为0~23 MHz。此外，分析了激光器线宽、光纤布拉格光栅中心频率、调制器偏置电压和光混频器相差对测量结果的影响。结果显示：该系统对激光器线宽和混频器相差的改变不敏感，光纤布拉格光栅中心频率和调制器偏置电压会影响光频梳信号的功率比；当功率比区分度较大时，系统稳定性更高，误差更小。

为了满足现代雷达系统对高倍频、大时间带宽积线性调频信号的应用要求，提出并验证了一种利用两级联双平行马赫-曾德尔调制器和循环二次相位调制回路相结合的16倍频线性调频信号生成方案。经理论分析和仿真验证，当射频驱动信号频率为10 GHz时，可生成中心频率为160 GHz、带宽为32 GHz、时间带宽积（TBWP）为310.3的线性调频信号。为了获得更高的TBWP，一方面在时域上对抛物线驱动信号进行拉伸或对其进行相位编码增加生成信号时宽，另一方面将抛物线驱动信号分割成多段增加生成信号带宽。结果表明，经过上述处理，可生成TBWP为1272.05、966.04、15346.75的线性调频信号，该结果与理论分析吻合较好。

提出一种基于偏振复用-双平行马赫-曾德尔调制器的可调倍频因子微波移相信号生成新方案。在不使用滤波器的情况下，通过改变调制器的射频驱动信号和直流偏置电压，可以生成2倍频、4倍频、6倍频、8倍频微波信号，同时控制检偏器与调制器主轴之间的夹角，就能实现相位0°~360°连续可调。仿真结果表明，频率为5 GHz的射频信号可以转换为10、20、30、40 GHz的全范围线性相移微波信号，相位连续变化过程中，功率波动小于0.5 dB，并且该方案具有良好的频率可调谐性。此外，研究分析了该方案的工作频率范围，以及调制器消光比、直流偏置电压漂移和电移相器幅相不平衡对系统性能的影响。

为了能够充分利用微波光子倍频优势并简化系统复杂度, 提出一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)和单行载流子光电二极管(UTC-PD)的宽带太赫兹矢量信号产生及光纤传输方案, 通过适当地调整DPMZM直流偏压和调制指数, 矢量信号被调制在光波的+3阶边带, 本振信号被调制在光波的-3阶边带, 并采用VPI软件对方案进行了仿真验证。仿真结果表明: 当系统采用36.7 GHz的本振信号六倍频后, 产生了载频为220 GHz、码速率为20 GSym/s的正交相移键控的太赫兹矢量信号, 经1~4 km的光纤传输, 接收机功率损失小于3 dBm。

为了克服电混频器的瓶颈, 实现大带宽的信号混频, 提出了一种基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子混频方案。通过调节调制器的6个直流偏置电压进行载波抑制单边带调制, 射频(RF)信号和本振(LO)信号分别注入调制器, 相互隔离, 各自调制, 且在2个相互正交的偏振态上传输, 最后经偏振控制器和检偏器调整到同一偏振态上进行拍频, 上、下变频模式的切换只需要改变其中一个直流偏置电压。仿真与实验表明: 该方案切实可行, 输入的RF频率在11~25 GHz时, 输出的上变频或下变频信号的RF杂散抑制比不低于25 dB, 频谱纯度高, 可调谐性好, 变频模式之间切换方便, 系统的RF/LO隔离度达到-49 dB。

提出一种基于受激布里渊散射效应的微波光子下变频系统。在此系统中,为了将高频率的射频信号转换成低频率的中频信号,引入一个本振信号并将其和射频信号分别通入到双平行马赫-曾德尔调制器两臂的两个子马赫-曾德尔调制器中,利用受激布里渊散射效应增益谱过滤出由射频信号与本振信号调制后产生的两个+1阶边带,之后这两个边带将会在光电探测器中拍频,得到中频信号。同时,该中频信号的相位可以通过调整双平行马赫-曾德尔调制器中母马赫-曾德尔调制器的偏置电压来改变。当下变频的射频信号频率为10.73 GHz时,最终可获得20~40 MHz范围内任意频率的信号,且其相位可在0°~360°之间线性变换。