近年来,光频梳因具有较高的频率稳定性、相位稳定性以及低相位噪声等优点,在精密测量领域得到广泛应用。然而精密测量技术的发展需求和应用环境对光频梳光源的可靠性、稳定性及环境适应性等提出了更高的要求。为进一步提高光频梳的可靠性、稳定性,本论文提出并实验开展了全保偏飞秒光纤光频梳系统技术研究,有效抑制外界环境因素对光纤光频梳稳定性的影响;此外,基于光学微腔的Kerr光频梳已成为当前国际上光频梳技术研究热点,它为高重频、高集成光频梳系统应用提供了有效的解决途径。本论文首先研究了基于全保偏飞秒锁模光纤激光器的光频梳产生机理,同时开展了飞秒全保偏光纤光频梳实验研究,成功搭建了全保偏飞秒光纤光频梳系统,并在单个光频梳频率和相位锁定的基础上,实现了双光频梳频率与相位的联动。此外,针对新型的基于光学微腔的Kerr光频梳进行了理论研究和分析。论文主要工作和创新点如下:一、搭建了基于全保偏光纤锁模激光器的飞秒光纤光频梳系统。在振荡器内部加入了光延迟线,实现了光频梳fr的大范围(~1MHz)连续可调。光学部分采用了全保偏结构,提高了系统的温度稳定性和振动稳定性。使用比例-积分-微分反馈控制技术,实现光频梳系统的稳频和稳相。光频梳锁定后,重复频率(Repetition frequency,fr)和载波包络偏移频率(Carrier-envelope offset frequency,fceo)的标准差分别达到213μHz和2.43mHz(记数时间间隔为1s),fr和fceo的频率稳定度分别为4×10-12(1s)和3×10-10(1s)。同时测量了fr和fceo的相位噪声,测得fr和fceo积分相位噪声分别为1mrad(积分区间为10Hz~10MHz)和0.5rad(积分区间为100Hz~100MHz)。二、实现了双飞秒光频梳联动控制的功能。针对双光频梳在绝对距离测量中的应用需求,提出并开展了飞秒双光梳的联动控制技术实验研究。分别搭建了两套独立的跟踪反馈控制电路,将两台光频梳fr和fceo之间的差Δfr和Δfceo分别锁定到稳定的微波信号源上。这样,当一台光频梳的fr或者fceo变化时,另一个光频梳相应的频率跟随发生变化。经过理论分析和实验验证,选用相关系数作为评价双光梳联动特性的参数。当双光梳间实现联动后,fr和fceo的相关系数最高可分别达到0.99和0.98。在此基础上,实验研究了多种情况下双光梳间的频率联动特性。数据显示,对主动光频梳进行自动扫频和手动扫频时,从动光频梳的频率立刻跟随变化,双光梳的频率间保持良好的联动特性。双光梳的联动减小了两台光频梳间的相对抖动,提高了测距结果的稳定性。目前,基于全保偏光纤锁模激光器的双光梳系统已成功地应用在了绝对距离测量的实验中,测距精度达到亚微米量级。三、理论分析了基于光学微腔的Kerr光频梳的产生过程以及各参数对腔内光场分布的影响。建立了基于Lugiato-Lefeve方程的微腔内光场演化模型,采用分步傅立叶法求解,得到微腔中光场的演化过程。研究结果表明,在负色散的微腔中,腔内初始光场为高斯脉冲的情况下,选取合适的微腔参数与泵浦参数,可在腔内产生稳定的亮孤子,此时在频域上得到的是频率间隔为微腔自由光谱范围的梳状光谱。同时发现,失谐参量?和色散系数?的增加使得亮孤子有更高的峰值功率。在正色散的微腔中,仅在一定条件下有稳定的暗孤子存在于腔内,并且随着色散系数?的增加,暗孤子的脉宽会增加;而失谐参量?的增加会使暗孤子的形状发生变化。理论分析的结果对于实验中采用微腔产生Kerr光频梳时,微腔参数和泵浦参数的选取有重要意义。四、分析了连续光和脉冲光混合泵浦的情况下,微腔内光场的演化情况。仍以Lugiato-Lefeve方程为模型,使用分步傅立叶法,分析腔内光场随时间变化的情况。研究结果表明,在正色散的微腔中,采用混合泵浦方式可以在腔内形成脉冲形式的光场分布,弥补了连续光泵浦无法在腔内产生亮孤子的不足。高重复频率的泵浦脉冲有利于腔内光场的稳定,而泵浦脉冲的振幅过高,会导致腔内的脉冲发生分裂。微腔失谐参量?的增加会导致脉冲展宽以及脉冲能量降低。在负色散的微腔中,泵浦脉冲的振幅和重复频率增加,均会引起腔内的脉冲分裂成多个峰值的形式。连续光泵浦功率的提高,导致腔内出现一系列等间距的脉冲,甚至出现混沌的现象。这对于选取合适的微腔以及泵浦参数,在腔内产生脉冲形式的光场分布具有重要作用。