随着信息技术的蓬勃发展，速率和能耗日益成为信息系统发展的关键技术瓶颈。将光子学与微波技术相互融合的微波光子学因兼有光子技术损耗低、重量轻、带宽大、抗电磁干扰、信号并行处理能力、频率响应平坦及微波技术光谱精细调控能力等优势，有效地缓减信息系统面临的瓶颈，吸引了国内外学者的广泛关注，成为了学术界的研究热点。本论文从光波与微波相互作用机理出发，对光生倍频微波信号、精细微波频谱调控技术、高精度光子辅助测量及测试方法以及远端光脉冲与微波混合同步技术展开研究。具体的研究内容如下:　　1.研究了基于激光相位调控的倍频微波信号产生技术。利用Sagnac光纤干涉仪和偏振调制器，通过调控激光的相位参量，实现了四倍频光电振荡器，产生了39.74GHz的微波信号，在10kHz频偏处的相位噪声为-100.14dBc/Hz。进一步提出了利用宽带光学频率梳的高阶倍频微波产生方法，采用单边带光注入锁定技术，产生了八倍频微波信号，边模抑制比达到50dB。该技术在太赫兹波产生方面具有潜在应用。　　2.研究了基于激光多参量调控的宽频带调谐微波光子滤波技术。利用光纤中的色散效应设计了多抽头微波光子滤波器，实现了频谱响应的可重构。为进一步提升微波光子滤波器的频率响应调谐能力，提出了基于双布里渊增益谱的平顶窄带光放大效应的双抽头复系数微波光子滤波器，其频率调谐范围和最高陷波功率比达到1.77GHz和-40dB。利用布里渊增益的光载波恢复技术，设计了宽带可调谐的单通带微波光子滤波器，该滤波器的3-dB带宽为170MHz，频率调谐范围为9.5GHz至32.5GHz，带外抑制比为20dB。基于光子技术的微波滤波技术在电子对抗、雷达系统等领域有潜在应用。　　3.研究了光矢量网络分析技术中高阶边带引入的测量误差消除技术。基于受激布里渊散射辅助的载波抑制技术，通过多次测量并矢量化处理，消除了光矢量网络分析技术中高阶边带引入的测量误差。该光矢量网络分析系统的测量分辨率为3.8MHz。　　4.研究了光子技术辅助的延时自外差相位噪声分析方法。基于微波光子移相器、微波上变频器以及光纤延迟线，设计了微波信号相位噪声分析系统，实现了宽带信号相位噪声表征。微波光子移相器的调相范围为360°，工作频率范围为0.5GHz至9GHz。在1kHz频率偏移处，3GHz和9GHz微波信号的测量相位噪声分别是-70.9dBc/Hz和-66dBc/Hz。实验结果与商业仪器测试结果基本保持一致。　　5.研究了利用时间稳定光纤链路和平衡光脉冲微波相位探测系统的阿秒同步精度及公里空间尺度的远端光脉冲微波混合同步技术。连续运行18小时后，远端微波与光脉冲同步精度达到950阿秒，其中均方根时间漂移和时间抖动分别为670阿秒和280阿秒，空间尺度为4.7千米。该技术在加速器和自由电子激光器中有非常重要的应用。　　6.研究了利用时间稳定的光纤链路、平衡光脉冲微波相位探测系统和载波抑制相位噪声测量系统的飞秒同步精度及公里空间尺度远端全微波同步技术。载波抑制相位噪声测量系统的测量噪底和灵敏度分别为69.7μrad和23.2V/rad。相对于10.833GHz载波，该微波同步网络的累计相位漂移为197.5μrad。该技术在雷达组网以及射电望远镜阵列中有潜在的应用。