Ein Oszillator ist generell ein System, das periodische Schwingungen oder Wellen erzeugt. Das grundlegende Prinzip beruht auf der Umwandlung von Energie zwischen zwei verschiedenen Speicherformen innerhalb des Systems. Diese Energieumwandlung erfolgt typischerweise reversibel und führt zu einer zyklischen Bewegung oder Zustandsänderung. Beispiele hierfür sind ein schwingendes Pendel, bei dem potenzielle Energie in kinetische Energie und umgekehrt umgewandelt wird, oder ein Feder-Masse-System, das mechanische Energie speichert und freisetzt. Die Frequenz der Schwingung ist dabei oft eine charakteristische Eigenschaft des Oszillators selbst, die durch seine physikalischen Parameter bestimmt wird. Die Fähigkeit zur Selbsterregung oder zur Aufrechterhaltung einer Schwingung bei Energiezufuhr ist ein Kernmerkmal von Oszillatoren. 

In der Mechanik sind Oszillatoren allgegenwärtig und bilden die Grundlage vieler physikalischer Modelle. Ein ideales Feder-Masse-System, das reibungsfrei schwingt, ist ein perfektes Beispiel für einen harmonischen Oszillator. Seine Bewegung wird durch eine einfache Sinusfunktion beschrieben, und seine Eigenfrequenz hängt von der Masse und der Federkonstante ab. Ebenso ist das mathematische Pendel ein mechanischer Oszillator, dessen Frequenz bei kleinen Auslenkungen hauptsächlich von seiner Länge und der Erdbeschleunigung abhängt. In realen Systemen treten jedoch Dämpfungseffekte (z.B. Reibung, Luftwiderstand) auf, die die Schwingungen mit der Zeit abklingen lassen. Um kontinuierliche Schwingungen aufrechtzuerhalten, muss dem System Energie zugeführt werden, was zum Konzept der erzwungenen Schwingungen und der Resonanz führt, einem Phänomen, bei dem ein System besonders stark auf eine periodische Anregung bei oder nahe seiner Eigenfrequenz reagiert.

Elektronische Oszillatoren sind von fundamentaler Bedeutung in der modernen Technik und bilden das Herzstück unzähliger elektronischer Geräte. Sie erzeugen periodische elektrische Signale, die von einfachen Sinuswellen bis zu komplexen Rechteck- oder Dreieckswellen reichen können. Das Kernprinzip der meisten elektronischen Oszillatoren ist die positive Rückkopplung eines Verstärkers. Ein kleiner Teil des Ausgangssignals wird phasenrichtig zum Eingang des Verstärkers zurückgeführt, wodurch die Schwingung aufgebaut und aufrechterhalten wird. Gängige Typen sind LC-Oszillatoren (wie Hartley- oder Colpitts-Oszillatoren), die Induktivitäten (L) und Kapazitäten (C) nutzen, um die Frequenz zu bestimmen und oft im Hochfrequenzbereich eingesetzt werden. RC-Oszillatoren (wie die Wien-Brücke) verwenden Widerstände (R) und Kapazitäten (C) und finden eher Anwendung bei niedrigeren Frequenzen. Quarzoszillatoren nutzen die piezoelektrischen Eigenschaften von Quarzkristallen, um extrem frequenzstabile Signale zu erzeugen, was sie unverzichtbar für präzise Uhren, Computer, Mikrocontroller und Kommunikationssysteme macht.

Über die Mechanik und Elektronik hinaus existieren Oszillatoren in vielen anderen physikalischen Domänen und sogar in biologischen Systemen. Optische Oszillatoren, besser bekannt als Laser, erzeugen kohärentes Licht durch stimulierte Emission und optische Rückkopplung in einem Resonator. Diese sind entscheidend für Anwendungen von Datenkommunikation über medizinische Behandlungen bis hin zu industrieller Materialbearbeitung und Forschung. Auf der Quantenebene beschreibt der quantenmechanische harmonische Oszillator das Verhalten von Teilchen in einem parabolischen Potenzial, was für das Verständnis von Molekülschwingungen, Phononen in Festkörpern und der Quantenfeldtheorie von grundlegender Bedeutung ist. Auch in der Biologie finden sich oszillatorische Phänomene, wie zirkadiane Rhythmen, die neuronale Aktivität im Gehirn oder die Herzschlagfrequenz, die auf komplexen biochemischen Oszillatoren basieren.

Die Charakterisierung eines Oszillators erfolgt anhand mehrerer wichtiger Parameter, die seine Leistung und Anwendungsmöglichkeiten definieren. Dazu gehören die Frequenz (Anzahl der Zyklen pro Zeiteinheit, gemessen in Hertz), die Amplitude (maximale Auslenkung oder Signalstärke) und die Wellenform (Sinus, Rechteck, Dreieck oder andere komplexe Formen). Von entscheidender Bedeutung ist oft die Frequenzstabilität, die angibt, wie konstant die Ausgangsfrequenz über die Zeit oder bei wechselnden Umgebungsbedingungen (Temperatur, Spannung) bleibt. Der Gütefaktor (Q-Faktor) ist ein Maß für die Dämpfung eines schwingenden Systems und beschreibt, wie effizient Energie gespeichert und wie wenig dissipiert wird; ein hoher Q-Faktor bedeutet geringe Dämpfung und eine scharfe Resonanzkurve. Phasenrauschen ist eine weitere wichtige Metrik, besonders bei Hochfrequenzoszillatoren, da es die Reinheit des Signals beeinflusst und die Leistung von Kommunikationssystemen, Radarsystemen und präzisen Zeitgebern beeinträchtigen kann. Die Wahl des richtigen Oszillatortyps hängt stark von der benötigten Frequenz, Stabilität, Leistung, der Signalform und den Kosten ab.