大尺度、高精度的绝对距离测量在卫星编队飞行、自由空间通信、大尺寸工件检测等前沿应用中具有举足轻重的作用。利用光频梳时域的周期脉冲特性可以实现大尺度范围的飞行时间法测距，又因为其频域的等间隔梳齿特性可以实现高精度的干涉测距，因此，基于光频梳的绝对距离测量在高精度、大尺度的绝对距离测量中扮演着重要角色。而基于非线性光学采样的双飞秒激光绝对距离测量解决了单光频梳因为时域脉冲重合要求引起的量程受限问题，同时无需锁定激光器偏置频率，简化了实验装置和数据处理的复杂性。该方法可以实现任意距离的快速扫描，具有测量精度高、更新速度快、测量盲区小等优点。　　本文围绕双飞秒光学频率梳绝对距离测量技术进行了深入的研究和探索。主要研究内容包括以下几个方面:　　(1)对基于飞秒光学频率梳的绝对距离测量技术国内外研究现状进行了综述，根据测量原理分类对经典的绝对距离测量方法进行了详细描述。　　(2)分析了基于线性光学采样的双光梳测距原理，在此基础之上，数值模拟了脉冲宽度、双光梳的重复频率差值、啁啾参量、定时噪声、脉冲类型等因素对测距性能的影响。模拟结果在数值上验证了奈奎斯特采样定律对测距精度的显著影响，表明实验中数据脉冲宽度和重频差的选择应严格满足奈奎斯特采样定律;当飞秒脉冲序列存在一定的时间抖动时，重频差越小，测距性能越差;而脉冲的啁啾特性可转化为脉冲宽度的影响，这是因为对于固定的脉冲宽度，随着啁啾的增大信号脉冲前后沿振荡变大，经积分后振荡部分平均为零压窄了脉冲宽度，因此奈奎斯特采样频率对应的重频差临界值也会随之减小。　　(3)基于两台钛宝石飞秒脉冲激光器，设计并搭建了双飞秒激光器绝对距离测量系统，基于非线性光学采样和后数据处理实现了绝对距离测量。在测量距离L=0.05m，平均采样时间为0.5ms时测距误差为3.1um。经过多次平均测距误差可以达到54nm。进一步通过比对位移台在不同位置处的测量结果和干涉测距仪测量结果，验证了测距系统的测量精度。当位移台在50mm处，以0.25mm为步长移动12步，平均时间为500ms，残差范围为-469～482nm。　　(4)在实现了双飞秒激光测距的基础上，首先实现了对激光器重复频率的锁定。其次，建立激光器定时抖动模型计算各参数对测距的影响。基于商用时钟同步器(Femtolasers，femtolock)和不同的参考源组成的锁相环，从测量距离和重频差两个方面验证了激光器时间抖动大小对距离测量的影响。并且实验研究了脉冲宽度、重复频率差、测量距离等对距离测量的影响，实验结果与理论相符合。