微波光子学是一门新兴的交叉学科。随着光电技术的迅速发展,光通信技术在仪器测量、雷达探测、航空航天等领域的地位越来越重。光电振荡器（Optoelectronic Oscillator,OEO）作为一种结合了传统的微波技术和光子技术的新型振荡器,能够输出高Q值、高频谱纯度、稳定性好且相位噪声低的微波信号,受到国内外学者的广泛青睐。本文基于项目背景,对注入锁定型光电振荡器进行了深入研究。本文首先阐述了单环光电振荡器的原理,提出了多种典型的提高边模抑制比的光电振荡器数学模型。针对光电振荡器频谱和相噪特性进行了理论仿真分析,得出了光电振荡器可以通过增加光纤长度来实现相位噪声性能的提升。为了解决光电振荡器难以同时实现低相噪和大的模式间隔的问题,提出采用双环路光电振荡器结构,实现了杂散抑制比的提高和相噪性能的优化,并对所提出的方法进行了仿真验证。然后建立了注入锁定光电振荡器的相位噪声的理论模型,以注入锁定结构为核心比较了自注入锁定和双自注入锁定光电振荡器,通过仿真得出了自注入锁定振荡器能通过增加注入锁定的延迟时间和注入强度来降低相位噪声,且双自注入锁定振荡器在抑制杂散模式上有显著优势。又将自注入锁定（SIL）与自锁相环（SPLL）结合构成自注入锁定锁相环（SILPLL）光电振荡器,并通过仿真验证了该振荡器在近端和远端频偏处都能保持低的相位噪声和较高的频率稳定度。最后针对X波段注入锁定光电振荡器中的倍频器进行了精心设计。为了由100MHz晶振倍频获得10GHz输出频率,分别设计了阶跃二极管倍频和非线性传输线法倍频两种方案。经过仿真和实验,得到两种方案输出的频谱图和相位噪声曲线,设计研制成功了注入锁定光电振荡器中的10GHz倍频器这一关键部件。