微波振荡器广泛地应用于雷达、通信和测量仪器等领域,其性能直接影响电子系统的整体性能。光电振荡器（Opto-Electronic Oscillator,OEO）是一种结合传统的微波技术与光子技术的新型振荡器,能够在微波以上频段产生超低相位噪声振荡信号,从而受到广泛的关注。与晶振倍频源和介质振荡器等传统微波振荡器相比,OEO克服了传统微波振荡器的相位噪声随频率升高而显著升高的缺点,其振荡信号的超低相噪特性可以在微波、毫米波甚至更高频率下得到保持。此外,OEO还具有电、光两种信号同时输出的特点,能够方便应用于各种光通信系统与微波光子系统。然而超低相噪OEO的频率稳定性是影响振荡器实用化的关键因素,因此研究OEO的频率稳定性具有非常重要的意义。论文的主要研究工作如下：（1）对OEO进行了理论研究,用准线性理论建立了OEO的主要性能参数与器件参数之间的关系。（2）研究了基于参考源注入锁定的OEO。建立了注入锁定OEO的相位噪声的理论模型,得到锁定带宽与注入信号功率、注入信号相噪、振荡信号功率的关系,以及相噪与OEO参数的关系。对该OEO进行了实验研究,发现注入锁定能够显著地提高边模抑制比；在恒温条件下（±0.01℃）,测得边模抑制比大于80 dB,相位噪声为-78.8 dBc/Hz@100 Hz和-124.1 dBc/Hz@1 kHz,阿伦偏差为1.32×10^-11@0.1s、1.37×10^-11@1s、3.12×10^-11@10s、8.1×10^-11@100s和1.1×10^-101000 s。与单环自由振荡OEO的性能参数相比,注入锁定型OEO的边模抑制比提高了53.2 dB,近载频相噪和频率稳定度有所改善。（3）研究了基于锁相环控制的OEO,进行了理论分析和实验研究。该结构的OEO能够弥补注入锁定型OEO存在锁定带宽较窄的固有缺点。对该结构的OEO进行了性能测试,测得边模抑制比大于27.1 dB,相位噪声分别为-80.3dBc/Hz@100Hz和-124.2dBc/Hz@1 kHz,阿伦偏差分别为1.53x10^-11@0.1 s、1.65×10^-11@1s、2.11×10^-11@10s、2.32×10^-11@100s和2.51×10^-11@1000 s。与自由振荡OEO的性能相比,基于锁相环控制的OEO具有改善近载频相噪的优势。与注入锁定型OEO的性能相比,基于锁相环控制的OEO不需要那么高精度进行恒温控制,并且有良好的长期稳定性,但它的边模抑制比恶化大于52.9 dB。（4）提出了注入锁相OEO的结构。该结构能够解决注入锁定型OEO的锁定带宽过窄和基于锁相环控制的OEO边模抑制比不理想的问题。实测边模抑制比大于80 dB,相位噪声分别为-79.95 dBc/Hz@50 Hz.-79.92 dBc/Hz@100Hz、-125 dBc/Hz@1 kHz和-143 dBc/Hz@10 kHz,阿伦偏差分别为1.32×10^-11@0.1 s. 1.37×10^-11@1s、1.85×10^-11n@10s、1.19×10^-11u@100s和1.22×10^-11@1000 s。实验结果表明了这种结构能实现高边模抑制比、低相噪和高频率稳定度。