光电振荡器（Optoelectronic Oscillator,OEO）是由光电混合链路构成的环形谐振腔,可以同时输出微波信号和光载微波信号,并且所产生的微波信号具有超低的相位噪声以及在宽频段范围内可调谐等特点,在雷达、无线通信、航空航天等系统中具有广阔的应用前景。此外,得益于光电混合链路超宽带和光子技术灵活可调谐的特性,OEO在宽带信号处理和高精度传感、测量等方面也极具应用潜力。本论文围绕可调谐OEO开展研究工作,重点研究基于OEO的可调谐微波信号产生技术以及OEO在温度传感、微波分频和多格式波形产生方面的应用。论文的主要内容如下:（1）提出了基于电控受激布里渊散射的单频OEO方案,实现了OEO输出信号频率的精准调谐。该系统采用单个光源,通过电光移频对泵浦光的频率进行精确调控,实现了基于受激布里渊散射OEO的高精度可调谐单频微波信号产生,解决了传统受激布里渊散射OEO中输出信号调谐精度差以及频率不稳定的问题,实验中获得了10 MHz的频率调谐精度。此外,提出了基于受激布里渊散射的双频OEO方案,通过电光调制技术产生双频泵浦光,实现了频率自由可定义的双频微波信号产生,实验中该结构产生了频率在2.4-13 GHz范围内自由调谐的双频振荡信号。（2）提出了基于电控受激布里渊散射的傅里叶域锁模OEO,解决了传统傅里叶域锁模OEO输出信号扫频线性度较差的问题。通过在环路中引入两个由外部电信号驱动的电光移频模块,分别用于产生频率可调的泵浦光和快速扫频的信号光,傅里叶域锁模OEO实现了具有高频率调谐精度、高线性度的线性啁啾微波信号产生。实验中,该方案获得了带宽为1-4 GHz、中心频率为15.644-17.144 GHz的可调谐线性啁啾微波信号,其最大的时间带宽积为82000,啁啾率为0.195GHz/μs,线性度小于1.7%,相位噪声为-113.98 d Bc/Hz@10 k Hz。该系统有望应用于高精度成像雷达中。（3）提出了主动锁模OEO结构,解决了传统OEO系统中难以实现稳定多模振荡的问题,产生了具有低近载频端相位噪声的微波脉冲信号。通过在环路中加入幅度调制器,当其驱动信号的频率满足主动锁模条件时,OEO环路内可以形成稳定的相干多模振荡,从而实现了微波脉冲信号的输出。通过调节驱动信号的频率,该系统可实现对振荡脉冲重复频率的调谐。分别从理论分析、数值仿真以及实验验证了该方案的可行性。实验中,主动锁模OEO产生了中心频率为4.01 GHz、重复频率可调谐的微波脉冲信号。并且,与传统OEO相比,主动锁模机制对OEO输出信号的近载频端相位噪声优化了近40 d B。进一步地,为了解决谐波锁模OEO中存在超模噪声的问题,提出了双环主动锁模OEO结构。利用双环路结构的“游标”效应,该系统实现了对超模噪声的有效抑制。实验中,2阶和5阶双环谐波锁模OEO的超模噪声抑制比分别为60 d B和55 d B,验证了该方案的可行性。最后,提出了基于微波光子滤波器的可调谐主动锁模OEO,实现了对振荡脉冲信号载波频率的调谐,并在实验中,获得了载波频率在2-8 GHz可调谐的微波脉冲信号。主动锁模OEO有望应用于脉冲多普勒雷达系统中。（4）在OEO的应用基础研究方面,首先,提出了基于受激布里渊散射的温度传感OEO结构。利用不同种类的光纤布里渊频移量不同的特性,该系统可以产生频率与温度相关的低频振荡信号,从而实现对温度信息的高速、高灵敏度解调。实验中,该系统产生了频率为1.2 GHz的振荡信号,并获得了1.364 MHz/℃的温度传感灵敏度。其次,提出了基于OEO的宽带可重构微波分频系统。通过切换环路内电光调制器的工作状态,该系统可获得不同的分频系数。实验中,实现了对3.18-8.18 GHz输入本振信号的2分频和3分频处理。最后,提出了基于偏压调制OEO的多波形产生技术。通过改变输入至调制器直流偏置端口低频驱动信号的类型,该系统可以实现不同的振荡状态。实验中,利用单个OEO环路直接产生了正弦、脉冲以及矩形波三种类型的微波信号。该方案有利于OEO应用于多功能一体化的微波系统中。