现代科学技术的发展使得一些领域,如基本物理常数的精密测量、全球卫星导航与定位系统、天文观测等,对时间频率的精度有了更高需求。锶原子光晶格钟是一种前瞻性的基准原子钟,是目前稳定度和不确定度最高的原子钟,其频率稳定度和不确定度都已经达到了10-18量级,很有可能成为新一代秒定义的时频基准原子钟。本文以中国科学院国家授时中心的锶原子光钟系统为实验平台,对锶原子光晶格钟的激光技术和光谱探测方面做了研究。主要工作包括以下几个部分:1.689nm窄线宽激光的研制。通过Pound-Drever-Hall(PDH)方法将外腔半导体激光频率锁定在ULE光学超稳腔上,研制了两套689nm窄线宽激光器,拍频得到的激光线宽约为230Hz,并且采用以氢钟为频率参考的光频梳测量得到其频率的线性漂移率为0.16Hz/s。在此基础上,采用光学注入锁定的办法对激光的功率进行放大,并对激光的频谱展宽和时序控制做了设计,满足了锶原子窄线宽冷却的需求。2.锶原子天然同位素组间跃迁频率的精密测量。首先,利用689nm窄线宽激光器获得了热原子束中锶原子天然同位素所有组间跃迁线的饱和荧光谱,由于该跃迁线荧光极其微弱使得低丰度值同位素谱线探测难度大,特别是丰度值只有0.56%的84Sr尚属首次报道的饱和荧光谱。然后,利用光纤飞秒光梳对饱和荧光谱的兰姆凹陷中心频率进行了精密测量。最后,经过评估测量中的主要系统误差,对测量结果进行了修正,给出了测量结果的不确定值,并得到了测量的最终结果。该实验测量得到的结果在误差范围内与国际上其它研究小组的结果一致,并填补了84Sr组间跃迁频率测量的空白。3.飞秒光梳单个模式的选择和放大。光频梳不仅可以用于光学频率的精密测量和光学原子钟,该仪器也是宽频段光学频率合成器的基础,能产生其光谱覆盖范围内任意频率的光源,并能使这些光源具备与频率参考源相当的相干性。但是,光频梳的输出光场中包含数目庞大的纵模,且单个纵模的功率极其微弱(一般小于1μW),使得连续激光与光梳的拍频信号信噪比较低,对光学频率测量和相干性传递都会带来困难。针对该问题,本文通过级联光学注入两个外腔半导体激光器对光梳的模式进行主动滤波和放大,得到了功率达10m W,边模抑制比约为37d B的689nm窄线宽激光光源。4.88Sr冷原子的制备与Lamb-Dicke区1S0-3P0谱线探测。利用窄线宽激光对88Sr原子进行了窄线宽激光冷却,得到了温度小于1μK的锶原子磁光阱,并成功装载到了一维光晶格中。最后,利用线宽为Hz量级的超窄线宽激光探测到了磁场诱导下的88Sr Lamb-Dicke区钟跃迁谱线,并测量了钟跃迁的拉比振荡曲线,以测试系统的相干性。