光电振荡器(OEO)可用于产生高纯度、高频率稳定性、宽带可调的微波信号,在无线通信、雷达系统等领域有着广泛的应用。传统的OEO采用电滤波器进行选频,但其频率的可调性受到限制。近期,基于微波光子滤波器(MPF)的OEO被提出,它可提高频率调节范围。然而基于MPF的OEO仍具有较高的相位噪声,若采用长距离光纤,则会存在严重的跳模效应。本文设计并制作了基于MPF的OEO(MPF-OEO)模块,并在此基础上,对OEO的性能进行了改善,优化了相位噪声性能,消除了跳模效应。利用平衡探测方法,对噪声进行抑制,减小了光链路中的噪声,从而降低了所产生微波信号的相位噪声,提升了OEO的相位噪声性能;利用啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)增大了OEO的振荡模式间距,从而有效地抑制了其跳模效应。本文对这两种方法进行了详细的理论分析,并对其正确性与有效性进行了实验验证。本文的具体研究内容如下:(1)介绍了经典OEO以及MPF-OEO的基本理论,着重说明了MPF-OEO模块的整体设计方案,以及每个器件的布局与实现,最终实现了OEO的基本功能。(2)针对上述MPF-OEO相位噪声较高的问题,提出了基于平衡探测的MPF-OEO。通过理论分析与实验验证,证明了平衡探测方法对于减小相位噪声的有效性。同时分析了光链路偏振状态及微波信号频率对相位噪声的影响。此外,本文还讨论了平衡光电探测器两输入端的光纤长度差对整个OEO系统的影响。(3)提出了一种消除MPF-OEO中存在的模式跳跃效应的方法,将原MPF-OEO结构中的长光纤替换为CFBG,有效地抑制了跳模效应。通过进一步级联一个无限冲击响应滤波器,或者采用平衡探测的方法,完全消除了MPF-OEO的跳模效应。本文还对OEO相位噪声情况进行了讨论。此外还分析了CFBG的三阶色散对整个OEO系统的影响。