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本论文利用调制转移外差光谱技术，实现了780nm铷原子稳频半导体激光频标，秒级稳定度达到3.9×10-13，90秒稳定度达到1×10-13，利用飞秒光梳测得其绝对频率为384228075.2182(16)MHz。此外，本论文还发展了一项光频到光频的频率传递技术，获得了最大频差为35GHz的两束相位相干光，它们的相对频率稳定度在6.4×10-14(积分时间1ms)，相干度为99.94％。本论文采用这种光学锁相方案得到的频差约6.8GHz的两束相位相干光作为铷原子相干布局数囚禁(CPT)原子钟的光源，得到了秒级稳定度为3.6×10-11的微波频率输出；同时还对CPT调制转移光谱线型进行了理论与实验的研究。
1.本论文从实验上研究了利用半导体激光器和气室铷原子制作的光频标。首先，从理论上研究了调制转移的线型公式。其次，分析了各种影响频标性能的外界因素，比如磁场、温度、半导体激光的噪声和功率等，并从实验上做了相应的处理以减小这些影响。第三，制作了电学系统和部分光学器件并搭建起半导体激光稳频的整套系统，获得了铷87原子D2线的调制转移光谱，并利用此光谱信号把激光的频率锁定在铷87原子D2线的F=2到F=3的跃迁线上。最后，利用以铯原子钟为基准的飞秒光梳对稳频激光的绝对频率做了测量，对稳频激光系统的光频移、磁场频移和碰撞频移做了测量与评估。
2.本论文提出了一种光频到光频的频率传递方案，制作了电学系统和部分光学器件并搭建了实验系统，实现了两束光的相位锁定，并对锁定的质量做了测量与评估，从而证明了这种锁相方案的优越性。
3.本论文还采用上述锁相的相位相干光作为光源对CPT原子钟做了初步研究，分析了利用这种相位相干光做光源的优势所在，通过搭建实验系统得到了铷87原子D2线的CPT光谱并完成对CPT微波频率源的初步锁定。还利用这套实验系统得到了铷87原子D2线的CPT调制转移光谱，并从理论上计算了CPT调制转移光谱的线型公式，理论与实验吻合的很好。
本论文通过研制780nm铷原子稳频半导体激光频标探索了利用半导体激光器和高灵敏度的调制转移光谱来获得高性价比的光频标的可能性，由于半导体激光器的波长覆盖范围非常广，因而这种技术很容易应用到其它波段。通过对光学锁相技术新方案的研究，为几GHz到几十GHz甚至还可以扩展到上百GHz频差的光学频率传递提供了一种新的性能优良方法，这种方法在需要人频差锁相激光的领域同样适用。