近年来,微波光子学在光通信、光纤传感等领域发挥了重要作用。微波光子技术融合了微波技术和光子技术的优点,为实现高质量的光通信和快响应、高分辨率的传感提供了新的可能。与传统的电子技术相比,微波光子技术具有抗电磁干扰,带宽大,功能灵活等众多优势。本文针对微波光子技术近年来的研究热点和需求,结合光电振荡器（OEO）和光载无线（RoF）技术等相关内容,对信号生成和处理,光纤传感等问题进行了理论和实验研究。取得的主要研究成果如下:1.提出了一种基于偏振敏感相位调制器（PM）的倍频OEO,可对光时分复用（OTDM）信号进行多重时钟恢复、解复用等处理。利用该倍频OEO对20 Gb/sOTDM信号实验进行了支路时钟信号、群路时钟信号和二倍频时钟等多重时钟信号提取,及二重解复用。同时,实验实现了不归零码信号的时钟恢复,码型变换和串并转换。该方案可以避免偏压漂移的问题,具有灵活、价格低廉的特点。2.提出了一种基于OEO的快响应、高分辨的色散测量方案。该OEO的振荡频率主要由马赫曾德尔干涉仪（MZI）两臂长度差及待测器件的色散值共同决定。当环路中待测器件的色散值发生变化时,OEO的振荡频率就会发生变化,因此待测色散值就可以由OEO的振荡频率得到。实验测量了长度为20 km～100 km的光纤的色散值,与商用色散测量系统测得的色散值相差不超过3.2%。该方案结构简单,测量速度快,分辨率高,在光通信系统中有广泛的应用前景。3.设计了一种用于快响应、高分辨距离传感的OEO结构。将一对准直透镜植入MZI的一个臂,这对准直透镜之间的距离信息决定MZI干涉谱的信息,并且最终反映到OEO的振荡频率上。准直透镜的植入有效地增加了距离传感的范围,实现了0～12 mm范围内的距离传感,距离传感灵敏度为0.285 MHz/μm,分辨率为0.07μm。该方案灵敏度高,测量速度快,线性度好,可应用于未来的高质量距离传感系统。4.提出了一种基于级联光纤布拉格光栅-法布里-珀罗（FBG-FP）腔的双频OEO,可用来进行曲率和温度的传感。刻于双芯光纤上的FBG-FP腔同时对曲率和温度敏感,刻于普通单模光纤上的FBG-FP腔仅对温度敏感。通过监测OEO的振荡频率,可以得到曲率和温度信息。实验结果表明,该传感系统的曲率和温度灵敏度分别为-1.19 GHz/m-1和1.14 GHz/oC。该方案具有探测速度快,灵敏度高和分辨率高的优点。5.设计了一种利用光子辅助的载波相移双边带（CPS-DSB）调制产生频移键控（FSK）信号的方案。该方案的核心器件是级联的马赫曾德尔调制器（MZM）和PM,两调制器具有偏振敏感特性且主轴相互垂直。在MZM中实现了一种边带与光载波垂直的特殊双边带调制,通过在PM上加载幅度不同的电信号给光载波引入不同的相位,从而实现CPS-DSB调制信号,并在起偏器上干涉后形成基频或倍频信号。实验中分别成功生成了载波频率为4/8 GHz,速率为0.5 Gb/s的FSK信号和载波频率为8/16 GHz,速率为1 Gb/s的FSK信号。该方案降低了对各种光电器件带宽的要求,支持高速和宽带操作。6.设计了一种大容量、长距离的毫米波固定-无线接入方案。该方案使用了强度调制和直接检测的方式,并采用了正交频分复用（OFDM）信号。利用比特加载算法,可以将不同阶数的正交幅度调制信号调制到由信道的不平坦引起的信噪比不同的子载波上,以最大化系统吞吐量。实验结果表明,在满足前向纠错阈值的条件下,信号在光纤中传输25 km后速率仍高达到9 Gb/s。该接入网可以用于未来千兆级“无处不在”的网络连接。