微波光子学利用光子技术实现微波信号的产生、传输、处理及控制, 可突破传统微波技术在带宽、传输损耗和抗电磁干扰等方面的瓶颈, 提升雷达、电子战等信息系统的综合性能。激光器、电光调制器和光电探测器是微波光子技术中的三种核心光电子器件, 其性能对微波光子链路的噪声和动态等指标具有决定性的影响, 但基于分立器件的微波光子系统体积、重量较大, 难以满足雷达、电子战等系统的阵列化需求, 硅基异质集成技术以及高密度低损耗片上光传输互连技术是解决有源器件集成和无源器件集成的关键技术。文章介绍了用于微波光子的硅基激光器、电光调制器、光电探测器和波导的异质集成技术的发展现状, 并探讨了集成微波光子技术的发展趋势。

针对高频电光调制器的应用需求，提出了一种基于绝缘体上硅微环谐振腔的PIN型电光调制器.利用散射矩阵法描述了微环谐振腔谐振特性机理，结合等离子体色散效应中载流子浓度对硅有效折射率变化的影响，系统分析了微环谐振腔电光调制器的理论模型.在此基础上，利用Rsoft仿真软件对脊型波导截面光场分布进行了仿真分析，得到了光场局域性能较优的脊型纳米波导微环谐振腔设计；结合Sentaurus TCAD仿真软件对不同掺杂浓度下的PIN型二极管性能进行了仿真计算，理论得出了Q值仅为5×103时频移量达58.74 GHz的微环谐振腔最优电光调制器结构，为电光调制器的深入研究提供了理论参考.

为了减轻电光调制器的非线性效应以及光纤色度色散给直接检测光正交频分复用系统性能带来的损伤，对两者的损伤机理进行了理论分析.在此基础上提出了在发射中使用一种针对调制器的非线性采用预失真技术，而高频子载波功率衰减采用预增强的联合预处理技术来改善系统的性能.运用数值仿真法对所提出的方法进行了验证，结果表明在光背靠背传输系统中调制指数最优时，接收信号的误差矢量幅度值可以得到2 dB的改善.随着光纤传输距离的增长，正交频分复用信号高频子载波功率衰减程度加剧而使得信噪比恶化，从而导致系统误码性能急剧下降.使用所提出的预处理技术的计算复杂程度低，可以使接收机的灵敏度得到明显的改善.

基于84km光传输链路, 对L波段光纤激光器进行了多速率接收及时钟数据恢复实验。采用伪随机序列非归零(NRZ)码、高性能LiNbO3电光晶体调制器, 调制速率从622Mb/s到2.7Gb/s。实验所用光纤激光器输出中心波长1610.28nm, 线宽0.1nm, 边模抑制比大于45dB, 输出功率稳定性优于0.02dB。对多速率接收眼图进行了测试, 其各速率信号眼图张开度好、眼皮厚度小, 结果表明测试系统无码间干扰和信号畸变, 信号的信噪比较高。在误码率为10-12时, 接收灵敏度可达到-30.62dBm, 过载光功率为-4.1dBm。分析了影响系统传输质量的因素, 研究了高速率下信号与时钟恢复后不同步的问题。