随着社会信息化的加速深化发展,雷达系统对测量分辨率的精细度需求持续提高,因此需要雷达系统提供具有更大带宽的探测信号,也使得信号载频也不断提升。太赫兹（THz）波是频率介于0.1～10 THz内的电磁波,与微波相比,其所处频段高,可以承载具有更大带宽的雷达波形,进而能对物体进行超高分辨成像。与激光雷达和红外雷达相比,太赫兹波对烟雾和沙尘具有良好的穿透力,更适用于战场环境。目前,关于太赫兹雷达的研究已受到各国的广泛关注,也成为军事科技竞争的新战略制高点。当下关于太赫兹雷达的研究主要是基于电子学的方法,然而受电子器件的带宽限制,难以发挥太赫兹频段的大带宽优势。光子学方法相比而言有处理高速宽带信号的能力,并且损耗低、抗电磁干扰能力强,因而研究基于光子学的太赫兹雷达信号产生方法具有十分重要的科学意义与实用价值。本论文主要研究了基于光子学的太赫兹雷达信号产生与应用,包括相位编码信号、线性调频信号与双啁啾信号。首先,提出了一种基于光学相位调制与外差技术的太赫兹相位编码信号产生方案,实现了承载高速率编码信息的太赫兹雷达信号产生。随后,设计了一种基于频率-时间映射原理产生双频太赫兹线性调频信号的方案,并应用带宽合成技术降低系统对接收器件的性能需求,实现对物体的高分辨率探测;还提出一种基于光学倍频的太赫兹线性调频信号产生与展宽接收系统,实现高精度目标定位与稳定性。另外,本文还提出了基于倍频方案的双啁啾信号产生方法,探索了基于光子学的太赫兹逆合成孔径雷达二维成像。本论文的主要创新点和学术贡献如下:（1）提出了 一种基于光学相位调制与外差技术的太赫兹相位编码信号产生方案,方案具有良好的稳定性与频率调谐灵活度。方案采用光学调制技术产生平坦宽谱的光学频率梳,基于双平行马赫增德尔调制器对目标光载波分别进行编码与边带调制,实验实现了速率高达15 Gbit/s的编码信息承载与352 GHz的载频信号产生,生成信号具有高脉冲压缩比与达1.57 cm的距离分辨率。（2）为进一步提高距离分辨率,提出了一种基于频率-时间映射与带宽合成技术的双频段太赫兹线性调频信号系统,实验实现了 350 GHz频段达3.9 mm的距离分辨率。采用带宽合成技术对多波段脉冲进行线下处理,不仅降低了对接收设备瞬时带宽和采样率的要求,并且突破了太赫兹接收机带宽对测距分辨率的限制。（3）提出了基于光学四倍频的宽带太赫兹线性调频信号产生方案,具有高定位精度与良好稳定性。通过将光学调制产生的高阶边带拍频,产生了四倍于输入射频信号带宽的太赫兹线性调频信号,带宽延展至40 GHz,时间带宽积提高为40,000。通过对接收回波进行光学展宽处理,宽带太赫兹线性调频信号被转换为单一的中频信号,降低了信号对接收设备瞬时带宽和采样率的性能要求。（4）针对线性调频信号存在的距离-多普勒耦合效应,提出了基于光学倍频的太赫兹双啁啾信号产生方案,可以消除测距误差。该方案基于马赫增德尔调制器产生太赫兹双啁啾信号,生成信号带宽为输入射频调制信号的二倍,不仅可以消除距离-多普勒耦合效应的影响,还具有良好的脉冲压缩性能和高距离分辨率。仿真验证了太赫兹双啁啾信号可以消除对运动目标测量的距离-多普勒耦合效应,避免了测距误差,并确定物体的运动速度。（5）搭建了基于光子学的太赫兹逆合成孔径雷达系统,率先探索了光子太赫兹线性调频信号的二维成像,实验验证了 350 GHz频段分辨率达7 mm的物体探测,并基于转台成像模型与远场成像算法实现了对物体的二维定位。综上所述,本文重点研究了基于光子学的太赫兹雷达信号产生与应用。太赫兹的高载频、大带宽优势,融合光子学方法具备的可操作带宽大、抗电磁干扰的特点,使上述光子太赫兹雷达技术的研究成果在探索与进一步提升雷达系统分辨率方面具有很好的参考价值,对太赫兹雷达的应用提供借鉴意义。