高精度的时间频率标准是精密测量物理和验证基本物理模型的关键和基础。近年来，光频标的研究已经成为原子频标领域的热点，光钟频率的不确定度和稳定度均已大幅超过了最好的微波原子钟，其不确定度已经进入10-18水平。中性原子光晶格钟由于其探测的原子数更多，在量子投影噪声极限上比单离子光钟小一个数量级。其中，汞原子光晶格钟与其他中性原子光晶格钟相比，其黑体辐射频移要小一个量级以上，因此汞原子成为下一代光频标最热门的候选元素之一。实现汞原子光晶格钟的挑战在于，用于汞原子的冷却激光，魔术波长激光以及窄线宽钟激光的波长均处于深紫外波段，难以直接获得，这些波长通常需要由红外或者可见波段的连续激光进行倍频或者四倍频产生。除了汞原子，很多原子（离子）和分子的激光光谱及应用也需要大功率的连续紫外激光。合适波长的高功率基频激光，倍频效率及紫外损伤等都是限制大功率深紫外激光产生的重要因素。　　本文主要针对汞原子光晶格钟所需的大功率连续深紫外激光系统开展了一系列研究工作，解决了大功率连续深紫外激光系统中的一些关键问题。其中，建立了一套基于室温下光纤激光放大器和两个级联高效率倍频的大功率连续可调谐的253.7nm冷却激光系统，实现了最高1.4W的深紫外激光输出，稳定输出功率为760mW;完成了265.6nm钟频激光系统中的两级倍频，获得了10.6mW的深紫外激光输出。　　实现大功率连续深紫外激光输出的关键是高效率的外腔倍频。根据Boyd-Kleinman的聚焦高斯光束倍频理论和环形谐振腔增益倍频理论，设计并优化了环形倍频腔的多个参数，获得了高效率的倍频。其中，在冷却激光系统中，第一级LBO倍频器的倍频效率可以达到60％以上，最大可以获得3.9W的507.4nm绿光输出，达到该倍频器的理论极限;第二级BBO倍频器的倍频效率约35％，最大可以获得1.4W的253.7nm深紫外激光输出及760mW的稳定输出。在钟频激光系统中，第一级采用PPLN晶体的单次通过倍频，获得了275mW的531.2nm激光输出，第二级采用BBO晶体腔倍频，获得了10.6mW的265.6mm激光输出。　　另外，大功率连续深紫外激光系统还需要采取一系列的技术手段来保障激光的稳定输出。为进一步压窄外腔半导体激光器(ECDL)的线宽，采用了自制的低噪声电流源，并通过PDH稳频技术将ECDL的频率锁定到自制的Fabry-Perot(FP)参考腔，激光线宽被压窄到23kHz，倍频后的功率噪声也大大降低，同时保证四倍频后紫外激光的线宽小于100kHz，远小于汞原子冷却所用的61S0-63P1跃迁的自然线宽。为了提高倍频腔的连续运行能力，设计了基于模拟电路的自动锁腔装置，实现了谐振腔失锁后的自动重新锁定。253.7nm深紫外激光易对晶体表面和镀膜表面形成损伤，为了提高第二级倍频器的长期运行能力，选择了双色片耦合输出的方式来避免镀膜损伤，并采用全封闭充高纯氧气的倍频腔结构来防止紫外损伤和紫外诱导的有机污染，实现了在100mW输出功率运行1小时以上输出功率无明显衰减。为了提高PPLN晶体的输出稳定性，设计并加工了PPLN晶体的热沉和温控装置，利用自制的温控电路使PPLN晶体的温度稳定性优于6mK。　　汞原子的激光冷却和参数测量需要对激光、磁场、CCD相机等进行时序控制。本实验中，利用NI公司的DAQ板卡等建立了冷原子产生和测试的时序控制系统，并用LabWindows/CVI软件编写了具有四个模拟通道输出的时序控制程序。该系统已经应用于汞原子磁光阱(MOT)的参数测量，获得了超冷汞原子的原子数和温度等参数，　　稳定输出的大功率深紫外激光系统为汞原子光晶格钟的研究提供了可靠的光源，冷原子时序控制系统及其程序可以扩展并应用到汞原子光晶格钟的系统中。这些工作是汞原子光晶格钟研究的关键步骤，也为进一步的研究奠定了基础。相关的倍频技术还可以应用到其他的原子物理研究中。