基于电子技术的微波波形产生技术虽然已经比较成熟,已广泛应用于卫星通信、仪器测量、雷达探测等领域,但仍然面临着电子系统的速率瓶颈问题,难以满足其应用领域对带宽和频率需求的快速增加。而结合了光子学和微波毫米波技术的微波光子学技术能够产生、处理和传输更高速、更大带宽的信号,有望突破传统电子学的速率瓶颈,为大带宽、高频率波形的产生提供了新的解决方案。基于微波光子的波形产生技术能够产生用户定义的任意波形,例如三角波、矩形波和锯齿波等波形,且产生的波形有着方便可调谐、频率高、带宽大和抗干扰能力强等优点。本文在梳理了波形产生的光频域实现方法的基础上,研究并提出了三种基于微波光子学技术的波形生成方案:（1）在对光子微波波形精度的决定性因素研究的基础上,提出了基于双平行马赫-曾德尔调制器（DP-MZM）的高精度波形产生方案。方案利用DP-MZM调制的特性,通过上支路MZM产生±1阶和±3阶边带,通过下支路DP-MZM产生光载波和±4阶边带。产生的两路调制光信号偏振正交耦合后经PC和PBS对两路正交偏振的调制光信号进行等幅反相重组后,通过光平衡探测器（BPD）进行光电转换,输出光电流包含的多个谐波成分。通过调节DP-MZM射频驱动电压改变调制指数,可以使输出谐波幅度接近理想三角波和矩形波形的一、三、五、七阶傅里叶展开系数,进而产生所需的三角波和矩形波形。本方案能够产生的谐波阶数更多,提高了产生波形的精度,同时消除了不必要的谐波分量引起的干扰。仿真产生了 10GHz重复频率的全占空比矩形波和三角波,两种波形与理想波形的均方根误差值（RMSE）分别降低到0.0217和0.264,具有更高的波形保真度。（2）在研究了光子微波波形可调性的基础上,提出了基于双偏振马赫-曾德尔调制器（DPol-MZM）的可调倍频波形产生方案。光波经过MZM产生包含±1阶边带的双频光信号后分为两路,上路经DPol-MZM调制产生±1、±3阶边带,下路经另一 MZM调制产生±2阶边带,两路光信号经BPD光电转换和电流差分产生2、4、6阶谐波,合成微波波形,通过调节DPol-MZM的直流偏置电压和上下光路相对功率调控各阶谐波相对幅度,能够实现波形的调谐。仿真产生了重复频率为20GHz的倍频三角波、矩形波和锯齿波,并实现了三角波对称性的调谐,其电谱中各谐波幅度与理论分析一致。（3）提出了一种基于并行MZM的波形（矩形波、三角波、锯齿波）同时产生方案。在原调制器产生矩形波的基础上,通过并联另外的调制器引入不同调制光信号,并与矩形波对应的光信号正交耦合后,经高速PD使原有输出的矩形波光电流中加入用于修正的谐波分量,使矩形波转变为三角波和锯齿波。本方案在仅使用一组参数固定的波形产生器的情况下,并行输出矩形波、三角波和锯齿波三种波形,且结构中未使用滤波器,具有较宽的频率可调性。仿真产生了重复频率为10GHz的矩形波、三角波和锯齿波,改变了产生不同波形需要重复改变结构参数的实现方式。