光调制技术使得信息承载在光波上得以传输，是光纤通信领域的基础课题。近年来，相位调制技术成为光纤通信领域备受关注的研究热点，主要动力是光相位调制技术能够有效增强系统的传输能力，不同程度的改善光纤信道的噪声、色散以及非线性容纳特性。光相位调制技术与微波技术相互融合，促进了诸如光生微波源、光域微波信号处理等微波光子学领域的研究，使得光纤技术的应用领域日益广泛。本论文着重研究了光相位调制技术，系统性研究了最小频移键控(MSK)光相位调制码型的生成方式以及噪声、色散和非线性等传输特性，并对光相位调制技术在微波光子学领域的应用进行了研究，提出了一种基于光子学的微波信号移相技术，对其理论原理和实验结果进行了深入分析。　　 光调制格式及其传输技术的研究是一个有待继续深入的、长久的课题。非归零码(NRZ)、归零码（EZ）和载波抑制归零码(CSRZ)是光纤通信系统中最常用的调制格式，而新型光调制格式的研究则主要集中在光双二进制(ODB)，单边带/残余边带调制(SSB/VSB)、相位修正的二进制调制格式(PSBT)、差分移相链控(DPSK)、差分正交移相键控(DQPSK)及其与归零或载波抑制归零调制相结合的RZ/CSRZ-DPSK和RZYCSRZ-DQPSK。这些调制格式各具特色，所获得的效果各有千秋。研究结果表明：相对于NRZ码型，ODB、VSB、PSBT以及DQPSK码型的优越性主要体现在光纤色散容纳能力；RZ、CSRZ码型则主要用于提高系统的非线性容纳能力；而相位调制格式(DPSK、DQPSK)在噪声容纳方面体现出明显的优势，与RZ、CSRZ结合形成的RZYCSRZ-DPSK、RZ/CSRZ-DQPSK码型，使得其系统性能同时在噪声、色散、非线性三方面获得了增强。但是，没有一种调制格式能够全方面的提高系统的性能，主要原因是，在传统上许多先进的调制格式用于线性的电子通信系统，而光纤传输系统中光纤以及光纤器件的非线性问题很难避免，非线性问题直接影响了这些调制格式的效果，尤其是当调制格式更复杂时（如DQPSK），对传输系统的非线性更加敏感。近年来，MSK作为一种特殊的π/2连续相位调制码型，在噪声、色散、非线性多方面表现出了许多有益的传输特性，逐渐引起了人们的关注。　　 本论文的相关章节以MSK码型作为研究对象，对比传统的RZ-DPSK和RZ-DQPSK码型，首次在40Gbit/s光纤传输系统中全面分析了光相位调制码型的噪声、色散以及非线性等特性。分析了在标准单模光纤(SSMF)以及非零色散位移光纤(NZDSF)传输系统中色散管理方案对抑制MSK码型非线性效应的作用。研究结果表明:MSK码型的强度噪声容纳特性介于RZ-DPSK和RZ-DQPSK码型之间，尤其是在局部色散较小的光纤传输系统中，MSK码型有着较好的相位噪声容纳特性；MSK码型有着优异的抗激光器波长漂移特性，其激光波长漂移的容纳能力大约是RZ-DPSK码型的2倍，RZ-DQPSK码型的5倍；MSK码型的光谱宽度相对于RZ-DPSK和RZ-DQPSK码型较窄，有着较高的谱效率，其色散容纳特性介于RZ-DPSK和RZ-DQPSK码型之间，而PMD容纳特性则与RZ-DPSK码型相似。应用优化的色散管理方案，MSK调制码型在局部色散较低的光纤中具有更加优越的非线性容纳，比如：在局部色散为17ps/nm.km的SSMF系统中，2dB功率代价的入纤功率小于5dBm，而在局部色散为4ps/nm.km的NZDSF系统中，2dB功率代价的入纤功率可达8dBm。　　 基于光子学的微波移相器是光相位调制技术在微波光子学领域的重要应用，近年来，因其能够有效提高微波信号的移相性能而引起了广泛的关注。微波移相器是干涉式天线阵、相控阵雷达、卫星通信以及移动通信设备中的核心组件，微波通信向30-70GHz高频率的发展对传统微波器件是很大的挑战，此时利用光子学技术来调制微波信号展现出很大吸引力。目前，国外已有专门的研究机构和学术会议讨论该方面的研究工作，研制出了各种不同类型的微波移相器，并在光控相控阵系统中得到初步应用。　　 本论文的相关章节创新性的提出了一种采用偏振光干涉技术来实现微波信号移相的方法，并在试验中对26.75GHz微波信号进行了3600范围的线性移相。相比较基于光实时延时(OTTD)技术的光子微波移相器，论文所提出的方案减少了插入损耗，可对微波信号实现连续的移相；相比较基于外差混频技术的光子微波移相器，论文所提出的方案不需要特制光波导结构的调制器以及高频谱纯度的光源，进一步降低了微波移相系统的复杂度，有效控制了系统成本：相比较基于矢量技术的光子微波移相器，论文所提出的方案避免了微波移相中的伴随幅度调制问题，提高了移相的精确度。