光学频率梳(OFC)简称光频梳,其光谱具有一系列间隔相等的频率分量,不同分量之间具有稳定且相干的相位关系。光频梳因其载波数量大、频率间隔固定、相干性好等优点,被广泛应用于激光通信、精密测量、气体探测等领域。随着现代科学技术与经济社会的高速发展,人们对各种数字服务的需求逐渐增大,数据流量增长迅猛。近年来人工智能、大数据、云计算、物联网和区块链技术的广泛应用,又进一步加快了数据流量增长的速度。因此,采用简单高效的复用方式来提升通信系统的传输能力尤为重要。光频梳具有数量众多且间距可调的频率分量,每个频率分量均可作为通信载波,其作为波分复用(WDM)通信系统的载波源具有结构简单、成本较低、载波易协调等优势。光频梳自其诞生之日起就在通信领域展现了广阔的应用前景。本文以光频梳的产生及其在自由空间光(FSO)通信中的应用为主要研究方向,着重探究了基于激光外调的光频梳产生方法和基于循环频移结构的光频梳产生方法,并验证了光频梳在具有一定湍流的FSO通信系统中应用的可行性。具体工作内容如下。1、在总结和归纳传统光频梳产生方式的基础上,对利用单个和级联的电光调制器的光频梳产生方案进行了详细的理论分析,并利用仿真软件对其进行验证。随后在实验中搭建了基于双臂马赫曾德尔调制器的光频梳产生装置,产生了频率间隔为25GHz的5线光频梳。之后通过级联马赫曾德尔调制器和相位调制器,产生了间隔为25GHz的7线光频梳,并利用光纤的非线性效应将梳齿个数提高到16。2、分析了基于IQ调制器的循环频移光频梳产生方法的原理,在此基础上搭建实验结构,最终得到了平坦度小于3d B的间隔为25GHz的光频梳,梳齿个数达到了37根。之后,基于光纤中的受激布里渊散射效应,搭建了双倍布里渊频移间隔的光频梳产生装置。针对布里渊频梳增益不平坦的问题,在环形腔中增加增益结构,并找到了了最佳泵浦位置,提出了双侧反向泵浦增益腔结构,最终获得了平坦度小于1.5d B的具有7根平坦梳齿的光频梳。3、利用级联马赫曾德尔调制器和相位调制器产生的具有7个平坦梳齿的光频梳作为波分复用大气传输系统的7个信道,并利用大气湍流模池来模拟在真实大气环境中的传输。每个信道传输速率为3.5Gb/s,总传输速率为24.5Gb/s,在大气湍流模拟池的温差为220℃时,误码率小于10-3。从背对背条件到湍流池温差为220℃的变化过程中,边缘信道CH1和中心信道CH4的功率损失分别为4.99d B和4.88d B,灵敏度变化较小。光频梳(OFC)与波分复用(WDM)的结合可以实现信道化和广谱FSO信号传输,这在通信网络建设中非常重要。