微波光子学是一门涉及微波工程和光电子技术的交叉学科。基于微波光子学产生的光生微波、高频滤波、宽带射频接收识别等技术由于在光域对微波进行了信号处理，因此克服了传统电子信号处理系统中的带宽瓶颈可以工作在更高的带宽并且具有更低的窜扰。偏振复用技术利用光在单模光纤中偏振不相干的特性,将相同波长下的两个正交的偏振方向作为两路独立的传输信道,成倍提高了系统容量、增加了频谱利用率。基于以上原因，偏振复用与微波光子学相结合无疑能够相得益彰，使基于微波光子学的各种技术方案在原有基础上进一步提升系统的指标性能。本文正是在这一背景下进行了基于偏振复用技术的光子微波\毫米波信号的产生、接收与处理方面的研究。

本论文在第二章中设计了一种基于两个级联的偏振调制器的精确π相位微波编码系统。该系统利用偏振调制器的宽带调制特性，可以在无任何光域、电域滤波的条件下实现DC~40GHz带宽内微波/毫米波信号的高速精确π相位翻转，从而在宽谱范围内产生了连续可调的二元相位编码微波/毫米波信号。同时，本文还展示了一种基于级联偏振调制器与边沿滤波器的相位调制微波脉冲发生结构。利用这种结构，我们可以在省去波形“斩断”单元的基础上，直接产生可以用于无线发射的带通性相位编码微波脉冲，在降低了目前已报道系统的复杂度的同时，拓展了工作带宽，提升了系统稳定性。

本文的第三章则利用偏振复用技术与传统的微波光子滤波器相结合，分别设计了一种基于偏振处理结构的单通带微波光子滤波器以及利用SOA慢光效应的双抽头复系数滤波器。第一种方案利用偏振模拟复用器在两个垂直的偏振方向上对宽谱光源进行分束延时并结合偏振调制器产生微波调制，由色散位移光纤延时后经光电探测器拍频，最终在频域产生滤波通带。该方案通过调节延时与光源谱宽，实现了中心频率在DC~20GHz范围内的连续调节以及3-dB带宽的连续变化。由于系统所用器件少，集成度高，为今后的单片集成提供了很好的设计思路。针对复系数微波光子滤波器偏置电压漂移与受相干长度限制的影响，本文利用正交偏振光与SOA慢光效应对双抽头微波光子滤波器进行了设计，从结构上避免了这两个缺点，并且通过切换偏振调制器输出光的偏置角度，实现了2π范围内的移相、陷波点在一个自由光谱范围内可连续移动的效果。

在第四章中，本文针对目前基于光梳的宽谱射频/微波信道化接收机在光梳产生方面成本高、稳定性不足等缺陷进行了改进。利用偏振复用技术结合声光移频器，在不增加新的光梳频率成分的基础上，通过正交分束移频的方法，实现了空间上正交光梳的交织复用。通过模拟仿真，在不降低测量精度的条件下，经改进后，信道化接收机的测量范围在原有基础上提升了一倍。