高质量的微波信号源是微波领域应用的基础。航空航天、民用通信、仪器测量、电子对抗和雷达等诸多领域都对优质的微波信号源提出了很高的要求。作为信号源的一种,光电振荡器具有巨大的潜力。光电振荡器充分利用了光纤技术的优点,产生的微波信号质量高,频率范围广,Q值高达1010,相位噪声低,并且信号具有可调谐性。此外,光电振荡器的相位噪声与其振荡频率无关,这是其在相位噪声特性方面独有的优势。本文首先介绍了光电振荡器的产生背景和国内外的研究现状,随后分析了光电振荡器的基本原理,包括起振条件和相位噪声特性等,并总结了抑制相位噪声的方法。通过对基础环路光电振荡器的研究与分析,本文构建了基础环路的光电振荡器系统,并对其进行实验验证,分析了影响光电振荡器基础环路性能的主要参数,即光纤长度和滤波器带宽,优化系统性能的主要工作在于协调光纤长度和滤波器带宽之间的匹配关系。通过对双环路光电振荡器的研究与分析,本文构建了双环路光电振荡器结构,短光纤的长度在10米以内,实现了相位噪声性能的优化,同时兼顾了系统的体积,一定程度上实现了系统的小型化。最后,本文对光电振荡器系统的相位特性进行研究,探讨了光纤中色散引起的相位变化对信号的影响,对系统中直接影响信号相位的几个因素进行定量分析。