在现代雷达系统中，为了提高探测精度，需要产生和处理具有大时间带宽积的信号。然而，受限于电子器件的带宽，传统电子雷达很难满足未来超高分辨率的需求。因此，科研人员提出了微波光子雷达的概念，将传统雷达中产生和处理大时间带宽积信号的操作在光域完成，极大地提高了雷达的探测精度。到目前为止，微波光子雷达都采用分立器件实现，因而具有体积大和稳定性差的缺点。在此背景下，利用InP基光子集成器件替代微波光子雷达中的分立器件，是一项具有重大研究价值和应用价值的课题。　　本文主要研究了光模数转换器(ADC)中产生光采样脉冲的光子集成芯片的设计与制备方法，以及基于光子集成芯片的高带宽线性啁啾微波产生技术。在光子集成芯片制备方面，制备了法布里珀罗(FP)腔被动锁模激光器、FP腔混合锁模激光器和基于分布布拉格反射镜(DBR)的外腔锁模激光器，预期应用于时分复用的光采样电量化ADC中;制备了多波长锁模激光器，预期应用于波分复用的光采样电量化ADC中。对于高带宽线性啁啾微波产生技术，我们采用DBR激光器和放大反馈激光器(AFL)分别产生了高带宽的线性啁啾微波，并利用线性啁啾微波脉冲完成了光纤断点测试。本文的主要工作和创新点如下:　　1.设计并制备了重复频率为40 GHz的FP腔被动锁模激光器，谐振腔长度为1040 μm，饱和吸收体(SA)区长度分别为总腔长的3％、5％、7％和10％。结果表明当SA区长度为5％-7％时，锁模效果最好。当SA区长度为5％时，实现了重复频率为40 GHz、脉冲宽度为1.49 ps、时间带宽积为0.463的锁模光脉冲输出。该研究结果为后续多段式锁模激光器的设计提供了参考。　　2.设计并制备了重复频率为10 GHz的FP腔混合锁模激光器。当激光器从被动锁模转变到混合锁模状态时，时间抖动从49.8 ps降低至0.215 ps（积分范围20 kHz-80 MHz）。研究了微波源不同频率下对输出脉冲时间抖动的影响，结果表明在50 MHz的频率范围内，输出脉冲的时间抖动均低于0.5 ps。该芯片能应用于基于时分复用的光采样电量化ADC中。　　3.设计并制备了重复频率为40 GHz的基于DBR的外腔锁模激光器，利用对接技术实现有源无源集成，采用全息曝光技术制备光栅，所制备的激光器实现了超过8 nm的中心波长调谐范围，典型锁模状态下脉冲宽度为2.1 ps、时间带宽积为0.529。分析了界面反射对锁模特性的影响，理论仿真表明当对接界面的反射率大于1E-5时，输出脉冲会严重恶化。通过工艺优化后的对接技术所制备的锁模激光器锁模状态稳定，表明对接界面反射小于1E-5，证明了优化后的对接技术应用于锁模激光器的可行性。　　4.利用VPI软件分析了四波长被动锁模激光器和四波长混合锁模激光器的输出特性，计算了四通道不同光谱状态对输出脉冲的影响，为多波长锁模激光器的设计提供了参考。设计并制备了四波长被动锁模激光器芯片，利用对接技术完成有源无源集成，采用全息曝光技术制备光栅，测试结果表明各通道脉冲的光谱峰值分别为1583.44 nm、1580.515 nm、1578.34 nm、1575.165nm，频率峰值分别为39.910 GHz、39.937 GHz、40.001 GHz、39.890 GHz，脉冲宽度分别为1.6 ps、2.5 ps、3.2 ps、6.6 ps。该芯片有望应用于基于波分复用的光采样电量化ADC中。5.利用三种方案产生了线性啁啾微波。利用频率-时间映射方法和光纤锁模激光器实现了带宽约8.5 GHz(载频为5.8 GHz)、时间带宽积约为13的线性啁啾微波脉冲。利用拍频法和单片集成DBR激光器实现了带宽为35 GHz(载频为0 GHz)、时间带宽积为3.5×104、压缩比为4.0×104、旁瓣抑制比为16.4 dB的线性啁啾微波。利用拍频法和单片集成AFL产生了带宽为3.4 GHz(载频为33.1 GHz)、时间带宽积为3.4×103、压缩比为2.6×103、旁瓣抑制比为12.9 dB的线性啁啾微波。后两种方案均基于光子集成芯片完成，能大幅降低系统的体积。6.实现了基于线性啁啾微波脉冲的光脉冲压缩反射计。利用拍频法和单片集成的DBR激光器产生线性啁啾微波，并通过电滤波器将线性啁啾微波整形成线性啁啾微波脉冲，所得到的线性啁啾微波脉冲的带宽约为3.4 GHz、时间带宽积为2.4×103、压缩比为1.5×103。利用产生的线性啁啾微波脉冲实现了测距精度为5 cm的光脉冲压缩反射计。该方案能应用于更高精度的光纤断点测试。