时延是信号产生、传输、控制与处理中的基本物理量,对其进行高精度测量是实现高性能通信系统、探测系统的关键。随着光纤类设备的不断成熟及在光通信设备、光传感网络以及分布式光传输系统的中的广泛应用,精确测量光时延成为相关系统中关键器件（包括固定延时光纤、光纤干涉臂、光纤水听器、光子芯片、分布式光延时模块等）研制和生产的迫切需求。目前较成熟的光延时测量技术主要包括光时域发射法、光频域反射法等。但是光时域反射技术和光频域反射技术仍然存在大延时与高精度测量无法兼容的关键难题。针对这些瓶颈问题,本论文在相推法进行延时测量的研究基础上,设计并实现了一种基于载波抑制双边带调制技术的光纤延时测量系统,克服传统相推技术在大色散延时测量情况下色散致功率衰落导致的灵敏度恶化的问题,为大延时、高精度光延时测量提供全新思路。具体工作如下:针对传统电分频器工作带宽和频率受限的问题,提出了一种相干双波长光分频技术,在光子技术分频中引入光电振荡环路,实现高频率和大带宽工作的高性能分频。实验中成功地将频率间隔为20 GHz的相干双波长光信号二分频产生10 GHz微波信号,其相位噪声较输入信号改善了3.15 d B,与理论分析相符。同时,还研究了该方案的宽带可调谐性能,工作带宽可达16-24GHz。对该结构的工作带宽和波长进行了进一步拓展,成功实现了W波段相干双波长1/3光分频,将99-120 GHz间隔的双波长光信号进行了分频,产生30-40 GHz的射频信号。针对载波抑制过程中调制器偏置点易受外界环境变化偏移的问题,对比传统偏置点控制方案,提出一种应用于载波抑制光延时测量的自动偏置点控制方法,通过判定输出光功率大小去锁定调制器偏置点,采用PID电路,使得可以调制器长时间稳定工作。构建了基于载波抑制的光延时测量系统原理样机,完成了驱动电路板与系统控制程序的软硬件设计和实现,并对原理样机进行了测试。