振荡器是产生周期性振荡信号的谐振器件，是现代电子信息系统的核心器件之一。在未来6G等应用领域，传统电学振荡器难以产生高中心频率的低相位噪声微波信号，亟需一种新的高性能谐振器件。

光电振荡器（Optoelectronic oscillator，OEO）是具有正反馈光电混合回路的微波光子自激振荡系统，借助低损耗或高品质因数的储能元件，可产生具有极低相位噪声的微波信号。作为微波技术和光子技术的交叉领域，光电振荡器同样融合了两者的各自优势，具有大带宽和高频率等优点。因此，光电振荡器可作为高性能微波光子信号源，应用于涉及微波信号的产生、处理或接收的各种场合中，是微波光子学领域的研究热点。

中国科学院半导体研究所祝宁华院士和李明研究员带领的研究团队解决了光电振荡器集成化与谐振模式调控的难题，在新型和集成化光电振荡器的研发方面取得了一系列重要进展。团队突破了光电振荡器模式建立时间的限制，实现了快速扫频微波信号的直接产生。在光电混合振荡系统中首次观测到宇称时间对称现象，并基于该机理研制出无滤波器、单模工作的光电振荡器。提出了环腔开放的新型随机光电振荡器，利用随机分布的瑞利散射作为反馈机制，实现了光电振荡器中宽带频率的振荡。基于光电混合谐振腔内的二阶非线性效应，提出了新型微波光子参量振荡器，实现了相位调控的稳态振荡。团队还成功实现了光电振荡器的集成化，已实现第一代全光集成的光电振荡器和第二代混合集成的光电振荡器。

目前，光电振荡器行业迅速增长，其中有的产品已在市场中取得大规模应用。例如美国OEwaves公司研制的小型化光电振荡器，已经得到应用转化。国内光电振荡器产业处于爆发的前夜，未来有望满足无线通信系统、光纤通信网络、生物成像、传感、现代仪器等领域的迫切需求。

图1 系列光电振荡器成果

图2  第二代集成化光电振荡器的频谱图和相位噪声特性