20世纪中叶,随着无线通信,光纤通信,雷达与电子战,航空航天,传感器等领域的迅速发展,微波源的频率稳定性和频谱纯度显得越来越重要,因此新型微波源技术的研究受到世界各国科学家的普遍重视。与传统的微波振荡器相比,光电振荡器(Optoelectronic Oscillator)利用长光纤的高Q值特性和滤波器的选模特性,不仅能输出低抖动的光脉冲信号,而且能产生低相位噪声的微波信号。本文首先针对光电振荡器(OEO)的工作原理进行了研究,分析了常规的光电振荡器的结构和性能,比较了它们之间的优点与不足。同时,本文进行了耦合式光电振荡器(COEO)的理论分析和实验研究,实验结果表明振荡频率由光环行腔的腔长决定。其次,本文利用双调制器搭建了基于非线性耦合双环的倍频光电振荡器(FM-OEO),给出了理论分析,测试了基频信号与倍频信号的相位噪声。实验中得到了10GHz和20GHz的微波信号,相位噪声在偏移中心频率10kHz处分别达到了-121dBc/Hz和-112.8dBc/Hz.10GHz基频信号的边模抑制比达到了70dB。最后,本文阐述了OEO的相位噪声的定义、来源以及测量方法。为了降低OEO输出微波信号的相位噪声,提出了相应的改进方案,并且进行了实验研究。通过增加激光源的光功率,使输入光电探测器(PD)的光功率处于饱和状态,降低激光器相对强度噪声对微波信号相位噪声的影响。