新一代光信息系统（光通信、光传感、光处理等）迫切要求光子器件能够对光信号进行多维度（幅度、相位、偏振等）和高精细操控，对这些光子器件的多维光谱响应进行精确测量已成为相关领域创新和取得突破的前提。然而，目前国内外尚无光矢量分析仪表能测量具有飞米级别频谱操控精度光器件的频谱响应。本文采用微波光子技术，将粗粒度的光域波长扫描转换成超高分辨率的微波频率扫描，辅以高精度电幅相检测，实现光器件多维光谱响应的超高分辨率测量。本文针对该光矢量分析技术面临的测量误差较大、动态范围较小和测量范围较窄三个关键问题展开研究，具体研究工作如下：　　通过解析分析、数值仿真和实验验证相结合的方式分别研究了光单边带信号中残留边带和电光调制非线性对光矢量分析准确度的影响。对于残留边带，其相位会影响光矢量分析准确度，边带抑制比越大，光矢量分析结果越准确；对于电光调制非线性，其引起的高阶边带均影响光矢量分析的准确度，其中+2阶边带因其功率远高于其他高阶边带，对光矢量分析准确度影响最大。　　根据上述分析结果，本文分别从电光调制和光电转换入手探索测量误差消除技术。提出了高线性光单边带调制技术，有效抑制了+2阶边带，有效降低了测量误差；提出了基于载波抑制和平衡光电探测的误差消除技术，非线性误差可被抑制30dB；提出了基于希尔伯特变换和平衡光电探测的误差消除技术，同时抑制残留边带和电光调制非线性引入的测量误差，误差可被抑制40dB以上，动态范围的提升大于40dB。　　此外，本文还构建了基于光单边带扫频的光矢量分析测试系统，提出了基于光频梳的测量范围拓展技术，解决了该测试系统测量范围小的问题。基于该测试系统，研究了高分辨率可编程光滤波器并实现了光纤光栅传感器的高精度解调。　　综上所述，本文针对基于光单边带扫频的光矢量分析测量误差较大、动态范围较小和测量范围较窄的问题，研究了光单边带信号中残留边带和电光调制非线性对光矢量分析准确度的影响；提出了有针对性的误差消除技术，有效提高了光矢量分析的准确度，提升了动态范围；构建了测试系统，实现了宽带、高分辨率的光矢量分析，进行了初步的应用研究。该光矢量分析技术可在核心光子集成芯片与创新器件的研制、检测和应用中获取现有技术难以获取的新数据，从而有力支撑光信息领域中新现象、新规律和新原理的发现与验证。