集成微波光子技术结合了集成光子技术小尺寸、低功耗和微波光子技术大带宽、抗电磁干扰能力强等优点,在未来的无线通信、雷达、电子战系统等许多应用领域将有很好的应用前景。在众多的集成微波光子器件中,集成微波光子滤波器和集成微波光子延时线是两种十分重要的器件,在微波信号光域处理领域有着广泛的应用。对于集成微波光子滤波器,提高其射频抑制比、实现精细的滤波以及滤波谱型的灵活可重构是研究的重点和难点。对于集成微波光子延时线,要求其能实现延时量的高精度、大范围可调,同时具备高工作频率和大瞬时带宽。本文围绕集成微波光子滤波器和集成微波光子延时线,提出了一系列创新的结构和方案,并进行了理论和实验研究。论文的研究内容包括:1.基于绝缘体上硅集成光子平台,设计了可调光衰减器、多模干涉耦合器、光开关、微环谐振器等集成光子基本元件。基于自耦合微环辅助的MZI结构,创新性地提出并制备了一种多功能、灵活可重构的集成光子滤波器。该器件可重构成五种具有不同功能的滤波器,可应用于微波光子滤波器、光电振荡器、微波光子频率测量等领域。2.基于频率和带宽可调谐的氮化硅微环谐振腔,提出了一种基于非平衡光学双边带调制的微波光子滤波器,通过射频对消技术提升了微波光子滤波器射频带外抑制比,并同时实现频率和带宽调谐。实验结果表明该微波光子滤波器达到了超过55d B的射频带外抑制、2.5GHz～18.75GHz的频率调谐、0.65GHz～2.2GHz的带宽调谐以及带通/带阻响应的切换。同时,在理论上分析了微环谐振腔过耦合和欠耦合状态下该微波光子滤波器的不同特性,为集成微波光子滤波器的设计提供新的思路。3.提出了一种基于可调光频梳和氮化硅微环的可重构微波光子滤波器。通过对光频梳各梳齿频率间隔、相对强度的控制,实现微波光子滤波器滤波谱型的重构,实现了超过60d B的射频抑制比、1.16GHz～13.3GHz的带宽调谐范围。同时还可以实现具有平坦阻带的带阻滤波器,带内波动小于0.56d B。4.针对40GHz频率的一维波束形成需求,首先设计并制备了硅基单通道7bit光学可调延时线芯片,在实验上实现了1.52ps的高精度延时步进。在此基础上,设计并制备了基于四通道5bit光学可调延时线的光学波束形成网络芯片,用于实现±45°的波束发射角度覆盖范围和7个离散的波束发射角度。实验测试得到该芯片每通道的功耗约为200m W,插损10.1d B,延时步进约为3.02ps,并且4个通道具有良好的一致性。基于实验数据,仿真了基于该芯片的光控相控阵天线的发射方向图,发射角度与设计值的最大偏差小于3.24°,证明了该芯片的有效性。5.进一步,针对4×4单元的40GHz二维波束形成需求,分析了基于波分复用的光学波束形成网络方案和基于16通道光学可调延时线的光学波束形成网络方案。设计并制备了16通道5bit、延时步进2.083ps的硅基光学波束形成网络芯片,为下一步的二维波束形成研究奠定基础。