光频标被视作下一代时间频率标准。从精度来看,光学频率标准比微波频率标准要高3-5个量级,这就意味着光频标相对微波频标有着更高的时间频率稳定性。汞离子光频标是国际上最早开展研究的离子光频标之一,也是未来秒定义的推荐候选之一。在现有的汞离子光频标系统中,汞离子的获取是先将氧化汞粉末加热分解,再通过电子枪轰击汞原子蒸气来实现。这一方案在电离效率、杂散电场、离子阱污染等方面都存在很大问题。而激光电离可以很好的解决这些问题,同时可以对汞原子同位素进行单一性选择,进一步实现稳定的离子频标。本文设计并制造了一套光电离用激光器系统,对汞原子同位素选择性光电离进行了实验研究。首先,自研的253.7nm激光把汞原子从基态泵浦到6s6p第一激发态,通过调谐波长,可以实现对不同的汞同位素进行激发。然后,194nm激光把选定的激发态汞原子电离,同时194nm激光也是汞离子囚禁所需要的冷却光。最后,在常温线性离子阱中,我们成功观测到激发态汞原子的荧光信号,俘获到了汞离子晶体,并给出了汞原子同位素基态6s2到激发态6s6p的跃迁谱。除了上述工作之外,本文还在具有更高精确度的前瞻性高离化离子光钟方面开展了一些理论计算工作。本文选择三个p价电子的类氮元素高离化离子作为候选对象,利用GRASP 2K计算了精细结构间的磁偶极跃迁和电四极跃迁几率,最终给出了适合高离化离子光钟的高品质因子的跃迁谱线。