近年来,随着超快光学技术的飞速发展,一种名为飞秒激光频率梳的技术成为了众多科研学者研究的重点;飞秒激光频率梳有着优秀的时频特性以及超高的分辨率,在高端装备制造、工业测量等依赖高精度绝对距离测量的领域中有着广阔的应用前景。基于飞秒激光频率梳发展而来的双光梳测距系统,通过两台具有微小重复频率差的光梳进行异步光学采样产生参考干涉信号和测量干涉信号,根据两个干涉信号的包络峰值位置可以获得时间信息并解算出待测距离,该系统具有速率快、分辨率高、精度高的特点。虽然基于双光梳光源的测距系统使得距离测量技术得到了极大发展,但目前该系统还存在许多需要解决的问题,如系统重复频率及重复频率差的稳定性以及系统运行的可持续性,系统的小型化、便携性等问题。本文针对影响双光梳测距系统重复频率及重复频率差稳定性的各种因素进行了研究分析,对系统进行了温度控制以及集成化、小型化设计,并基于锁相环技术设计并搭建锁定回路实现了重复频率及重复频率差的精密锁定,还进行了双光梳测距实验,论文的主要研究内容如下:（1）针对温度、环境扰动、泵浦源电流等因素影响飞秒激光频率梳重复频率稳定性的问题,设计温度控制方案,实现激光腔内温度漂移精密控制在±0.2℃;通过机械集成化设计得到了结构紧凑的双光梳系统,用高密度铝板将系统与外界环境隔离,提高了系统的稳定性;并通过实验分析得到了最佳的泵浦源工作电流值为1000m A。（2）针对飞秒激光频率梳重复频率的控制问题,研究分析飞秒激光频率梳谐振腔腔长与重复频率之间的关系,选择利用压电陶瓷来控制谐振腔腔长;通过实验测量出24h内自由运转下双光梳系统重复频率的抖动范围为1.37574k Hz,根据抖动范围选择合适的压电陶瓷并设计安装方式,测试了本课题所选压电陶瓷可以调谐重复频率的最大范围为1.58k Hz,大于重复频率抖动范围,证明可以实现重复频率的稳定控制。（3）针对飞秒激光频率梳重复频率锁定问题,基于锁相环原理设计了两套基于同一参考信号源的飞秒激光频率梳重复频率锁定系统,通过锁定回路的噪声分析,选择合适的关键器件搭建锁定系统,最终实现了两台飞秒激光频率梳重复频率的锁定;在平均时间为1s时,两台光梳重复频率的Allan偏差分别为1.074×10-13和1.841×10-13,平均时间为100s时,两台光梳重复频率的Allan偏差分别达到了4.4×10-14和7.86×10-14。（4）针对双光梳测距系统中重复频率差稳定性影响测距结果的问题,研究分析了双光梳系统在重复频率差未锁定情况下对测距产生的影响,并提出了一种双光梳重复频率差的异步锁定方法,实现了重复频率差的精密锁定,在平均时间为1s时,重复频率差的Allan偏差为1.8×10-13,平均时间为100s时,重复频率差的Allan偏差达到了1.579×10-14。为将双光梳测距系统小型化,还将重复频率差的异步锁定装置进行了集成化封装。在重复频率差锁定后,与课题组其他同学合作进行了双光梳测距实验,最终实现了单次测量4.85μm的测距精度,并且当平均时间达到19ms时,测距精度可以提升至271nm,测距精度满足在工业领域进行绝对距离测量应用的需求。