随着现代无线通信，雷达等的微波应用的发展，微波光子技术有望被广泛的应用到下一代微波系统中去;其带来的大带宽，低损耗，重量轻，可调谐性强，尺寸小，抗电磁干扰等一系列优势适应了下一代微波应用的发展的需求。然而，现在基于分立光电器件的微波光子系统中所存在的成本，体积，重量，功耗以及可靠性等问题严重制约着微波光子系统的进一步发展。为此，人们希望能够降低微波光子系统中光电子器件的成本，尺寸和功耗，甚至希望整个系统走向集成。近几年，被火热研究的硅基光电子为微波光子系统的发展提供了非常好的机会。由于硅基光电子的制作过程同成熟的CMOS工艺兼容，适用于光电子器件的低成本生产和大规模集成，因此它能够为微波光子系统提供低成本，小尺寸的器件，甚至有机会实现系统的集成。在众多光电子器件中，光调制器是微波光子系统中的一个关键性器件，因此，本文基于硅基光子平台，从光调制器这个关键性器件出发，较为全面的展开了硅光调制器在微波光子系统应用中的研究。　　针对微波光子的应用需求，本文从硅光调制器的一般性原理出发，重点进行了提高调制器线性度和产生单边带信号这两个方面的研究。围绕这些方面，本文在原理上进行了深入的探索，并提出了一系列方案来优化硅光调制器的性能，所提方案均在实验上取得了卓有成效的效果，主要研究成果包括:　　在研究调制器中生非线性失真产生机制方面，我们在国际上首次探索了硅光调制器中PN结的电学非线性效应，并发现电学非线性是一种动态非线性效应;在微波光子应用所在的调制速率下，它会严重限制硅光调制器的线性度。进一步的研究发现，通过减小PN结的串联电阻可以减弱电学非线性，从而改善调制器的线性度。实验中，我们验证了通过减小PN结串联电阻可以提高硅调制器线性度这一结论。　　为了提高实用性硅光调制器的线性度，我们全面的研究了硅马赫曾德尔调制器中非线性失真的问题。我们在理论上分析并在实验上验证了，采用优化调制臂的长度和差分驱动的方式可以分别抑制调制器中的三阶非线性失真和二阶非线性失真。通过优化调制臂长度，我们将硅调制器输出IMD3抑制得要比光学干涉非线性所决定的水平还要低8.9～15.4dB，该非线性抑制程度达到国际领先水平。采用差分驱动的方式，我们进一步使调制器中二阶非线性失真得到抑制，并且能够使其比三阶非线性失真还要低。将两种方式结合，我们使硅光调制器在宽带微波光子应用上比商用的LiNbO3调制器提供更高的动态范围。　　在线性度提高的基础上，提出利用差分输出平衡探测的方式来进一步提高模拟光链路的动态范围。相对于单端输出方式，采用差分输出平衡探测的方式将硅调制器所在链路的三阶和二阶非线性限制的无杂散动态范围分别提高5.9dB和9.2dB，最后使它们达到114.7dB·Hz2/3和105.2dB·Hz1/2，该SFDR高于国际同类报道水平。　　除了提高单个调制器的线性度以外，硅基平台集成的优势使得它适合利用多个调制器组合的方式来提高调制过程的线性度。为此，研究了的双平行的马赫曾德尔调制器，并提出了一种新型的工作方式。其中，让双平行调制器中的主调制器和从调制器分别处于线性和非线性的工作状态，最终消除了传统双平行调制器中由于FUND信号抵消而导致的信号损失。实验上，将IMD3抑制了24.4dB，同时FUND信号没有损失，最终使链路的无杂散动态范围达115.1dB·Hz4/5，该SFDR高于国际同类报道水平。　　除了调制的线性度之外，微波光子系统也关注调制输出的光谱形式。因此，在原理上研究了硅马赫曾德尔调制器中光信号边带的产生过程，并发现通过传统的双电极驱动的方式能够使其产生单边带信号。实验上，首次利用这种方法产生了高质量的单边带调制信号，两个信号边带的抑制比可达20dB以上。为了进一步改善光谱质量，提出了利用干涉抵消抑制单边带信号中光载波的方法。利用这种方法，将单边带信号的光载波抑制了超过30dB。　　单边带信号便于系统进行信号处理。基于单边带信号，设计了一种微波光子相移器，理论上其相位调节范围不受限制，同时调相的过程中微波信号的幅度不会变化。在实验上，将硅调制器同该微波光子相移器集成在同一芯片上，实现了一个集成的微波光子相移系统，相移量达336°，相移过程中功率浮动约为5dB。该结果说明该系统能达到其设计效果。