微波光子技术作为一门新兴的微波领域与激光领域的交叉学科,主要研究方向为在光域上实现高频微波信号的产生、传输以及处理,可以突破传统电子领域对于高频段微波信号的的技术限制,目前广泛应用于光载射频网络、微波光子雷达、星间通讯等领域。其中,高质量的微波信号源是以上应用的关键基础,因此有效产生低噪声、高稳定性的光生微波,成为当前微波光子学的研究热点之一。本论文选取低噪声窄线宽单频光纤激光器作为基础光源,开展了基于光外差法的光生微波技术研究,具体的研究内容以及成果如下:(1)利用二次曝光的光纤光栅以及自制的高增益磷酸盐玻璃光纤,搭建了分布布拉格反射式的1μm波段短腔双波长单频光纤激光器,作为产生高质量微波信号的基础。通过光电反馈技术有效抑制激光光源低频段的强度噪声,结合强度-相位传递效应实现了微波信号的相位噪声的有效改善,使微波信号在1 k Hz和10 k Hz频偏处的相位噪声分别实现了接近6 dB和3 dB的抑制效果,达到-38.98 dBc/Hz和-66.07 dBc/Hz。(2)利用自制的k Hz线宽1.5μm波段单频光纤激光器作为布里渊泵浦源,结合长度为1 km的单模光纤形成的布里渊增益环路,实现了10.84和21.68 GHz两个频率可切换的微波信号输出。由于过长的增益环路使产生的布里渊激光处于多纵模运转状态,导致微波信号的谱宽展宽和性能劣化。因此经过分析计算后采用8 m长的高非线性光纤,实现了单频双波长布里渊激光输出,从而产生了线宽为1.6 k Hz的微波信号,相位噪声达到-62.4 dBc/Hz@10 k Hz。(3)针对光源的弛豫振荡会引发微波信号噪声边带这一问题,利用自注入锁定技术可以有效抑制谐振腔中弛豫振荡噪声的特点,分别在双波长单频布里渊激光器和线形短腔双波长光纤激光器中实现了对其微波信号噪声边带的有效抑制,使微波信号的信噪比分别提升了15 dB和30 dB。同时探究了自注入环路的引入对微波信号的线宽和相位噪声的影响。当光纤环路的长度达到100 m时,短腔双波长光纤激光在10 k Hz频偏处获得24 dB的抑制效果,达到-87.13 dBc/Hz。