微波光子学是一门交叉学科,它将光学技术与微波技术进行结合,利用光学的方法产生信号、处理信号和传输微波信号,它的优点有损耗比较小、带宽较宽、重量较轻、还能抗电磁干扰等。而微波信号与毫米波信号的产生作为微波光子学技术非常重要的研究领域,那么我们如何产生获得高频率、低噪声、性能稳定的信号就变得至关重要。而光电振荡器(OEO)作为理想的信号源的研究方向之一,具有能产生频率高、相噪低信号的特点,但是OEO也存在相噪不稳定等问题,并且还可能会出现模式竞争等问题,这些问题都需要进行深入研究解决。本论文的主要工作是基于直接调制DFB半导体激光的OEO实现了信号的上变频。在研究直接调制DFB实现的OEO和信号上变频之前,介绍了 OEO的发展历程和发展现状。紧接着第二章从理论对光电振荡器进行研究,理论分析了光电振荡器的起振原理、光电振荡器相噪的产生,最后介绍了几种抑制相位噪声的解决方案,主要有使用优质器件、优化链路、调整光电探测器的工作状态和使用光电探测器阵列等几种方法。直接调制的DFB半导体激光器,具有效率高的特点,而基于直接调制DFB半导体激光器实现的OEO,除了调制效率高,还具有结构简单、易于集成的特点,这是OEO进行集成化的巨大优势,但是不足之处在于频率单一。最后一章,实现了基于直接调制DFB半导体激光器OEO实现的信号上变频,直接在DFB半导体激光器上调制中心频率为1GHz的IF光信号,在OEO中会产生高质量的LO信号,两种信号在PolM调制器中进行混合上变频,最终上变频之后在信号输出口得到了 10.66 GHz微波信号。实验也对系统的能耗和OEO的频响进行了研究,得出的结论是系统的能耗和频响与IF信号的功率是无关的,而且OEO的相位噪声表现出了较好的特性。在结构方面相比于其他的光信号上变频方案的优势在于:1)直接对DFB半导体激光器进行调制,具有比较高的调制效率和低的能耗;2)OEO环中的高Q值的EBPF保证了本振信号的相位噪声不受注入的IF信号的影响;3)系统中PolM与PBS的组合结构可以减小色散能量补偿。