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本论文在常规光学频率梳的基础上，通过自制宽带飞秒激光脉冲的自差频，系统地开展了新型单块光学梳的研究，建成一台重复频率350MHz的高稳定光学频率装置，并用其进行了729nm超稳激光频率及40Ca+离子4S1/2-3D5/2钟跃迁频率的测量研究，研制成功高重复频的飞秒钛宝石激光振荡器，通过对比不同入射脉冲产生的超连续光谱噪声，比较研究了飞秒脉冲载波包络相移产生方法对锁定结果的影响。
本论文工作取得的主要创新结果有以下几方面：
1.研制成功基于自差频技术的新型飞秒光梳，表现了长达9小时的锁定时间，通过分析载波包络相移的锁定数据，表明该新型光梳的锁定具有优良的复现性。
2.通过对锁定数据分布、时域及频域特性的分析，证明单块设计光梳较传统的自参考光梳在载波包络相移锁定方面具有明显优势。
3.利用该光梳测量729nm超稳腔激光器，得到了光频测量不确定度达10-14量级的测量精度，9次测量的复现性为10-10量级。进一步测量40Ca+离子4S1/2-3Ds12的钟跃迁频率，得到了平均值为411042129686kHz，标准偏差为2 kHz的结果。
4.设计并建成重复频率达525MHz、脉冲宽度仅9.2fs的飞秒钛宝石激光振荡器。通过比较三类不同脉冲入射下超连续光谱的excess-to-shot noise ratio(ESR)噪声，证明了高重复频率亚10fs振荡器作为光梳光源的优势。