随着信息技术的迅速发展,研究者们逐渐利用光学系统来处理微波信号,从而一个新兴的学科——微波光子学随之诞生,它实现了微波信号和光信号之间的相互作用。其中,微波光子滤波器(MPF)是微波光子学中的重要研究领域,它主要是通过将光学器件与微波器件相集成,从而在光域内就能对射频信号进行信号处理,具有带宽大、高分辨率、抗电磁干扰、易于重构、采样频率高等特点。目前,在军用系统、雷达通信系统和光载无线通信系统中,MPF有着非常巨大的应用潜力。同时,将MPF技术应用于光纤传感领域,也正在成为新的研究热点。例如,传统的基于光纤光栅(FBG)传感器的温度、拉力、横向应力等测量,其信号解调通常是使用光谱仪(OSA)在光域内进行,通过监测FBG中心波长随温度、应力的变化从而实现传感测量。然而,目前常用的OSA,其分辨率约为0.02nm,分辨率不高,从而影响光纤传感器的性能。而众所周知,在光域中光波长的微小变化会引起微波域内频率较大的变化。而在微波域里,可以利用微波矢量网络分析仪(VNA)对MPF的频率进行监测,由于电频谱分析仪设备比光谱仪具有更好的分辨率,因此基于MPF的传感器能够极大地提高传感测量的分辨率。本文的主要研究内容有以下三点:(1)首先对MPF的原理进行了深入研究,介绍了单光源MPF和多光源MPF的工作原理,并介绍了影响MPF频率响应的几个重要的因素以及MPF的几个重要的性能指标。然后,介绍了电光强度调制器(EOM)的原理及其主要参数。最后,简单介绍了FBG的温度调谐和应力调谐,并介绍了基于FBG的微波光子滤波器的简单结构。(2)提出了一种基于MPF的高分辨率光纤横向负载传感器。区别于传统的光纤传感器,本传感器使用的是电频谱分析设备而不是光谱分析仪,信号解调是在微波域中完成的。在实验中获得了 9.87MHz/N的高灵敏度,并且经过实验验证,该横向压力传感系统的准确性和稳定性不易受到环境温度和轴向应变的影响。该横向负载传感系统通过控制施加在保偏光纤光栅(PMFBG)上的横向负载的大小来实现连续可调谐。(3)提出了一种基于MPF的MZI高分辨率微位移测量传感器。当MZI两臂的长度之差发生变化时,MZI的自由频谱范围(FSR)也会随之改变,从而引起MPF的中心频率变化。本传感系统通过对该MPF谐振频率的检测,即可获得超高分辨率的位移测量。该传感器在实验中获得了 2.75MHz/μm的高灵敏度。此外,该传感器还具有良好的稳定性和可靠性。