微波光子技术是利用光子技术的优势完成微波频段信号产生与处理的一门新兴技术,与传统的微波技术相比有抗电磁干扰能力强、传输损耗小、传输频带大等优点,可广泛应用到航空、通信等多个领域。在微波光子技术中,光生微波信号是重要的一环,它是决定整个微波光子系统性能的决定因素之一,因此引起了广泛的关注和大量的研究。在光子微波信号产生的众多手段中,光纤锁模腔可产生高频微波信号同时又避免了比较困难的谱线滤波环节,是一种极具潜力的方法。本论文主要在利用光纤锁模腔中的有理数谐波锁模产生高重复频率的微波信号并在系统性能优化和功能拓展等方面开展了研究工作。论文首先对微波光子技术及锁模技术的发展现状和存在的问题进行了总结和阐述,并针对锁模技术里的有理数谐波锁模进行了详细的理论分析。通过分析可以发现有理数谐波锁模产生高频微波信号存在的主要问题是当倍频阶数变大时脉冲幅度不均衡,这是由系统中存在的超模噪声和幅度噪声导致。针对存在的问题,本论文开展了两项主要工作:(1)为扩展光生微波系统功能,实现超模抑制的多路微波信号输出,我们提出了一种新型的有理数谐波锁模结构。方案用波分复用器构成双环路结构,通过调谐环路内部的光延时线改变其腔长得出不同倍频的微波信号输出,通过两路光信号在半导体光放大器内部的增益竞争作用实现超模抑制。该方案不需加额外器件,可以同时输出具有大范围超模抑制效果的多路不同倍频的微波信号。(2)提出了一种抑制幅度噪声的新方案,方案中我们构建了一个可调谐的光纤有源滤波器,可以对锁模脉冲进行滤波进而获得平坦的光脉冲输出,分别进行了MATLAB仿真及实验验证。该方案具有良好的可调谐性和脉冲幅度均衡效果。通过论文工作,我们对光纤锁模技术的光生微波信号的理论和系统性能优化方法开展了研究,所提方案结构简单、性能良好,为光子微波信号产生技术的发展提供了新的思路。