随着光纤通信技术的不断发展,利用光子学技术处理微波和毫米波信号正引起人们越来越广泛的兴趣,并由此产生了一个新型的交叉学科—微波光子学。相比于传统的微波信号处理,利用微波光子学的方法具有低损耗,高带宽,抗电磁干扰,以及可调谐性和可重构性等优点,并已在宽带无线接入网,传感网络,雷达,卫星通信和电子战争中得到广泛的应用。微波光子学滤波器作为全光微波信号处理系统的核心器件,利用光纤和光器件使有用的微波信号通过而抑制噪声和无用的微波频率信号。目前已在光载无线通信和光相控阵天线中发挥着重要的作用,并且具有和目前光纤通信系统相兼容的天然优势。本文的研究内容可以概括为以下几点:(1)总结并分析了影响微波光子学滤波器频率响应的几个因素,即抽头数,权值系数和时延差。利用离散傅里叶变换的原理,分析了如何通过设计滤波器的权值系数得到特定的频率响应。利用半导体光放大器(SOA)的四波混频和交叉增益调制效应实现了具有任意频率响应的微波光子学滤波器。实验结果显示与理论分析相符。(2)提出了一种基于光微分器的全光移相器,并报道了两种方案利用全光移相器实现了复系数微波光子学滤波器。这两种方案分别利用了SOA的交叉相位调制和相位调制信号解调过程中的微分作用。实验结果显示两种方案分别实现了可调谐范围为一个和半个自由光谱范围(FSR)的复系数微波光子学滤波器。(3)提出了一种利用法布里-珀罗半导体光放大器(FP-SOA)的相移特性实现复系数微波光子学滤波器的方案。此方案由多光束干涉特性提出,利用FP-SOA中载流子浓度的改变,实现了大可调谐范围的复系数微波光子学滤波器。我们还报道了利用全光希尔伯特变换实现微波移相器的方案。该方案可以在宽带范围内对微波相位进行连续调谐。(4)总结并分析了光学任意波形产生的原理。从光调制信号的傅里叶变换表达式出发,通过对信号每条谱线的强度和相位进行调制就可以改变输出信号的波形。实验中,我们提出了利用SOA的四波混频效应产生了多条梳状谱线,然后用可编程滤波器对每条谱线的强度和相位进行操作,从而使输出波形的形状发生改变。实验结果显示产生的波形与理论计算出的波形有很高的相似性。