近年来,随着飞秒光梳频率测量技术的发明和窄线宽激光稳频技术的发展,光学频率标准逐渐从实验研究阶段向实际应用阶段迈进。目前在国内和国际有多家单位进行光学频率标准的研究,其中有基于单个囚禁离子体系的,也有基于光晶格中的多个原子体系的。单个40Ca+离子是光频标的候选者之一,其亚稳态寿命约为1秒,钟跃迁的自然线宽约0.16Hz,对应的谱线的Q值高达1015量级。我们基于离子阱中囚禁的单个40Ca+离子,实现了光频标的锁定,并在此基础上进行了系统误差的评估以及钟跃迁绝对频率的测量。本文总结了作者博士期间的主要工作,论文的主要内容分如下：1.优化了微型Paul阱系统。通过光电离的方案产生40Ca+离子,通过调节加到帽极和补偿极的直流电压,并利用射频光子关联的方法,很好的补偿了离子的附加微运动。离子的连续囚禁时间最长达到17天。2.改进了实验所需激光的线宽及频率稳定度。通过对两台激光器进行拍频的方法,测得钟跃迁探测激光线宽小于10Hz；通过传输腔稳频的方法,实现了冷却激光及回泵激光的稳频。3.成功实现了单个40Ca+离子光频标的锁定。通过对激光、电场及磁场的控制,实现了光频标的长期锁定,在对磁场进行精密控制并通过调节磁场和激光偏振方向来优化Zeeman谱之后,连续锁定时间最长可达两天以上。4.系统地分析了对40Ca+钟跃迁频率测量产生影响的物理效应。实验测得由物理效应引入的钟跃迁频率的不确定度小于1×10-15。在此基础上采用基于GPS系统的测量方案对40Ca+钟跃迁绝对频率进行了测量,测量结果的不确定度进入10-15量级。