作为获取外界环境和物理信息的一种新型技术,光纤传感在物联网的发展中发挥着越来越重要的作用。相比较于传统的电学传感器,光纤传感技术具有灵敏度高、尺寸小、耐腐蚀性、抗电磁干扰和易实现远距离和大范围测量等优势。光纤传感系统主要由传感单元和解调两部分组成,其中传感单元用于将待测物理量调制到光信号的某一特征参量上。为了获得待测物理信息,目前已发展出了多种解调方式将光学传感信号转换为电信号的强度、相位和时延上,从而便于后续的信号处理,但这些解调技术存在着响应速率慢和解调精度低等问题。光电振荡器（OEO）,作为微波光子（MWP）技术领域的研究热点之一,是一种具有光路和电路的混合谐振腔,其特殊的结构为实现光纤传感解调提供了一种新的方法:将光学传感信号映射至振荡微波信号的频率变化上。这不仅为光纤传感解调的映射机制提供了一种新的维度,而且相比较于其他特征参量,基于振荡信号的频率信息实现光纤传感的解调方案具有灵敏度高、信噪比强等优点。本论文结合OEO近年来的研究热点和需求,对新型OEO结构和基于OEO的光纤传感解调技术进行了研究,取得的主要研究成果如下。（1）提出了一种基于电光强度调制器的有理数谐波锁模OEO结构,用于产生微波频率梳。通过设置锁模频率使其与OEO的振荡模式之间存在一个失谐量（1/p）f0,其中f0为OEO的振荡基频,则可将微波频率梳的梳齿间隔增大p倍。实验中采用564 k Hz,940 k Hz和1.253 MHz的锁模频率分别产生了梳齿间隔为1.128MHz,1.88 MHz和3.76 MHz的微波频率梳。相比较于其他的主动锁模OEO结构,所提出的有理数谐波锁模OEO可在较低的调制频率下,产生梳齿间隔较大的微波频率梳,大大缓解了对锁模器件带宽的需求。（2）基于OEO的相位条件,提出了一种内嵌有Sagnac干涉仪的OEO结构,用于实现高灵敏角速度传感解调。在该方案中,Sagnac环正反向分别传输不同频率且偏振正交的光载波和一阶边带信号。通过这种设计,Sagnac环旋转的角速度在不影响OEO腔长的情况下,使谐振腔的相位发生变化,进而导致其振荡频率发生变化。实验中,采用91 m长的Sagnac光纤环,测得OEO的振荡频率随角速度变化的标度因数为51.8 k Hz/（rad/s）。对于所提出的解调方案,其传感灵敏度与光载波的频率（百THz量级）呈正比,而与OEO的初始振荡频率无关,因此可使OEO工作在低频状态下,从而降低系统的成本,并便于后续数据的采集和处理。（3）在上述研究的基础上,设计了一种基于Sagnac环与OEO谐振腔级联结构的角速度传感解调方案。该方案使得OEO的腔长独立于Sagnac环长,因此可通过增加Sagnac环长或减小OEO腔长来进一步提升角速度传感的灵敏度。当Sagnac环长增加至560 m,而OEO的腔长减小至53 m时,实验测得角速度传感的标度因数为742 k Hz/（rad/s）。另外,相比较于上述方案,该方案中Sagnac环正反向传输的是相同频率的正交光载波信号,提升了其互易性,降低了外界环境的影响。（4）基于OEO的幅度条件,设计了一种可实现角速度传感解调的微波光子滤波器,并将其用于OEO振荡模式的选择中。通过该方案,实现了角速度—微波光子滤波器的中心频率—OEO的振荡频率之间的映射关系。首先对基于微波光子滤波器的角速度传感方案进行了实验验证,结果表明利用滤波器频率响应中三个凹陷峰所在频率的变化量测得角速度的标度因数分别为1.45 GHz/（rad/s）、0.80GHz/（rad/s）和0.61 GHz/（rad/s）;而当外部调制频率设置为4 GHz和8 GHz时,测得峰值功率（单位:m W）与角速度之间线性拟合曲线的斜率分别为0.016 m W/（rad/s）和0.0038 m W/（rad/s）。接着验证了基于宽带可调谐OEO的角速度测量方案,结果显示当Sagnac环以1 rad/s进行旋转时,OEO振荡频率的变化量为700 MHz。另外,系统的最大测量误差为0.06 rad/s。（5）提出了一种基于啁啾光纤光栅和OEO的大应力光纤传感解调方案。在该方案中,大带宽的啁啾光纤光栅既作为传感单元,又作为宽谱光源的频谱整形滤波器。当外界应力变化范围较小时,光栅反射波长的漂移量不足以引起OEO振荡频率的变化;而当有较大应力作用时,OEO振荡频率会随着光栅反射中心波长的变化而变化。实验结果证明,基于OEO的振荡频率变化量可实现应力传感的灵敏度为-11 MHz/mε。