在军事、通讯等领域中,高质量的微波信号源起到了至关重要的作用。传统的电子器件受到速率瓶颈的影响,无法产生和处理高速信号。光电振荡器是一种新型的信号发生装置,可以产生高频率、高品质的微波毫米波信号,并同时具备光和电两种输出,是理想的微波信号源。本文首先介绍了经典单环路结构光电振荡器的基本原理,对光电振荡器的起振条件、响应函数、起振频率和幅度等参数进行了推导,对光电振荡器的频谱和噪声性能进行了分析。介绍了光电振荡器实用化过程中存在的主要问题以及解决方案。针对光电振荡器输出频率不稳定的问题,需要采用反馈控制系统对输出信号的频率进行补偿。本文通过理论分析和实验验证相结合的方法,从控制器和受控对象的调节范围、对系统的影响程度、受外界环境因素的影响程度、系统复杂度和成本等角度出发,对各种反馈控制方案进行比较和研究。针对传统反馈控制系统的误差检测方案中存在的问题,本文提出了两种新型的误差检测方式。对这两种方式的原理进行了分析,并应用反馈控制机制搭建光电振荡器系统进行实验验证。实验结果表明,采用这两种方案均可以提高光电振荡器的稳定性,同时避免使用外部参考源,可以适用于可调谐的光电振荡器系统。最后,设计了控制系统电路,制作了光电振荡器实用化样机。