射频光传输即ROF（Radio Over Fiber）技术是一种利用射频或中频信号调制光波并通过光波进行传输的信息传输技术。由于利用光纤传输射频信号具有信道稳定、损耗低、带宽大、不受电磁干扰、无辐射、重量轻、易于安装维护等优点，因此ROF技术在移动通信、舰船通信、射电天文、医学影像等领域得到了广泛的应用，并且对于这些应用领域的发展产生了重要的影响。　　 半导体激光器是ROF链路光发射部分的核心元件，它的性能对于链路的增益、噪声与动态范围有重要的影响。本文首先介绍了ROF链路的性能指标和影响这些性能指标的因素以及在设计过程中需要考虑的因素，接着对于半导体激光器的建模与测试以及线性化进行了研究。主要的工作包括：　　 （1）在ADS（Advanced Designed Systems）中利用SDD（Symbolic Defined Device）器件实现了垂直腔面发射半导体激光器VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）的温度模型。通过在速率方程中引入一个受温度控制的偏置电流来模拟VCSEL中的各种影响温度效应的机制，并对于其直流、交流以及瞬态特性随温度的变化进行了仿真。仿真结果显示此模型可以有效的模拟VCSEL的阈值电流随环境温度变化与输出功率滚降、调制响应以及在脉冲关断时的二次脉冲现象。根据非线性系统Volterra级数分析理论建立了半导体激光器的非线性模型。半导体激光器由本征激光器与寄生网络级联而成。本征激光器的非线性传递函数利用谐波输入法从速率方程得到，而寄生网络的非线性传递函数由影响其非线性的主要因素决定。在此基础上利用非线性系统的级联关系得到半导体激光器的非线性传递函数，并利用模型计算了半导体激光器的二次谐波、三次谐波和三阶交调失真，计算结果显示在宽频范围内模型计算结果与仿真结果接近，且寄生网络对于激光器非线性的影响随频率升高而逐渐加大。比较Volterra模型与直接仿真之间的误差随输入信号功率的变化趋势可看出Volterra模型更加适用于分析弱非线性系统。本文所建立的模型有助于半导体激光器的器件表征与射频光传输系统的设计。　　 （2）提出了一种新的通过测量外特性来表征半导体激光器的方法。通过测量不同长度的传输线的散射参数可以表征测试夹具，进而可以从ROF链路的直接测试结果中扣除测试夹具的影响。通过测量零偏与正偏条件下激光器的反射系数可以确定封装与寄生网络；通过测量阈值以上不同偏置电流对应的链路的S21曲线的交点频率可以提取有源区的频率响应，利用小信号电路模型对于频率响应进行拟合可以得到合理的小信号模型元件数值，再利用小信号模型元件与大信号模型参数之间的关系可以得到速率方程的参数。对于测量与模型仿真得到的反射系数的幅值、相位与归一化调制响应幅值进行了比较，结果显示这种方法可以在缺乏关于半导体激光器的材料与结构信息的条件下通过测量激光器的外特性建立在仿真中合理可用的模型。　　 （3）利用中芯国际（SMIC）的0.18-μm CMOS工艺实现了一种模拟预失真电路。该电路由两个源极耦合差分跨导放大器组成，通过调节偏置电压与晶体管尺寸可以分别实现线性与非线性的传输特性。芯片面积为0.48mm×0.24mm。通过对于一个实际的射频光传输链路进行测试的结果表明利用这种电路可以以比较低的成本将直接调制射频光传输的三阶交调失真（Intermodulation distortion，IMD）抑制增加9-16dBc。　　 本文的工作对于ROF链路光发射部分的研究与开发具有参考价值。