近年来,微波光子学在世界范围内引起了相关研究机构和商业界的广泛关注。微波光子技术将光子技术的优势用于微波系统中,用以实现很多微波技术无法或者很难完成的功能,如高频微波信号的传输和处理等。此外,它还能应用于光网络中,促进宽带无线接入技术的发展。本文主要研究了微波光子滤波器及其在微波信号产生和Radio-over-Fiber系统中的应用,并做了深入的理论分析及实验研究。本文首先简单介绍了微波光子学的基本概念、相比于传统微波技术的优势及其发展历史,微波光子学涉及的主要设备和相关技术,微波光子学的应用背景和研究热点以及微波光子滤波器的发展历史和基本原理。接着,分别介绍了单光源微波光子滤波器和多光源微波光子滤波器的基本理论,集中研究了光子滤波器的设计,并进行了实验研究,主要可以概括为以下几个方面。在基于光纤环滤波器的光纤环中加入可调光纤延迟线和掺饵光纤放大器,实现频谱和器件输出功率均可以调节的光子滤波器;利用Sagnac环内电吸收调制器的非对称放置实现大自由谱范围、高抑制比的光子滤波器;利用光相位调制器和强度调制器级联的办法实现正负系数可变的光子滤波器;提出基于多波长光纤拉曼激光器的滤波器,并引入臂长可调的马赫曾得干涉仪,实现滤波器的波长可调和可重构性;提出基于半导体光放大器的交叉增益调制效应的负系数、可调谐微波光子滤波器;提出基于马赫-曾得调制器(MZM)和相位调制器级联的多光源负系数微波光子滤波器,通过调整加载在MZM上的微波信号频率和偏置电压,可实现滤波器的可调谐性和可重构性。接下来,简述了微波信号光学产生的几种方法,并作了性能比较,对各种方法的优缺点进行了分析。在这部分,本文提出了基于单响应微波光子滤波器的微波信号产生技术及基于相位调制器和光纤光栅的微波信号倍频技术,详细的说明了实验结构和实验结果。然后,介绍了RoF系统的原理和基本结构,重点介绍了RoF系统中的副载波解复用和频率变换技术。分别提出了基于微波光子滤波器的副载波解复用和频率变换技术方案,并对实验结构和实验结果作了详细说明。最后,总结了本文的内容,并提出了今后课题的一些展望。