人类正处于信息技术高速发展的时代，无时无刻都需要对信息进行快速有效地传递，大数据应用、云存储/计算、5G网络及物联网等新兴技术的出现对通信系统的带宽与处理速度提出了更高的要求。传统电子技术受限于电子迁移率和电磁波趋肤效应等“电子学瓶颈”，难以实现高频宽带的信号处理。微波光子学是一门基于光子学的方法来解决电子技术中存在问题的学科，融合了电子学与光子学的技术优势，具有重量轻、损耗低、带宽大、抗电磁干扰能力强等特点。本文从微波光子技术的关键器件出发，探讨了基于光子学的宽带微波信号的延时与滤波技术，主要研究工作如下:　　1.对高频宽带微波光子信号处理系统进行了分析研究，重点探讨了微波信号延时与滤波技术的发展及研究现状。介绍了微波光子信号处理系统的基本结构、关键器件与光学非线性效应，分析总结了系统的关键技术指标及其影响因素。　　2.研制了蝶形封装的宽带高线性的直接调制半导体激光器，重点分析与优化了激光器的热封装工艺，有效拓展了激光器的可靠工作温度范围，并对激光器的各项静态参数与动态参数进行了测试表征。在此激光器基础上设计并研制了满足宽带雷达信号线性电光转换的光发射模块，包括微波低噪声放大器、顺序偏置电路、激光器的恒电流驱动与恒温控制电路。　　3.针对X波段高分辨率雷达回波仿真应用，理论分析了雷达回波模拟源的数学模型及对距离延迟单元的性能需求，设计了满足工程可行性的反射式小型化微波光纤延迟线，能够为多点目标的回波仿真提供40μs、80μs、120μs快速可切换的延时模拟，带内幅度平坦度小于±0.5dB，相位非线性小于10°，线性动态范围达60dB，满足雷达回波仿真与校准中对信号附加幅度误差与相位误差的要求。　　4.提出并实验验证了基于自适应布里渊光载波再生的单通带可调谐的微波光子滤波器，其具有结构简单、载波自适应再生、调谐方便等特点，频率调谐范围达32GHz，且仅受限于光电子器件的响应带宽，该微波光子滤波器证明了一种光域滤波到电域滤波映射的基本原理与方法。