光学频率梳通过将频率参考源的准确性与稳定性传递到其它目标波段,为时间频率计量、微波光子学、光谱学等众多领域带来了突破性的进展。腔衰荡光谱测量技术是激光光谱学中一种广泛使用的精密光谱测量技术,其与光学频率梳的结合大幅地提升了分子振转跃迁频率的测量精度。基于非线性偏振旋转锁模或者可饱和吸收镜锁模的掺铒光纤光梳无法同时具备高可靠性和低噪声特性,并不是光梳腔衰荡光谱测量等应用的最佳选择。九字腔全保偏掺铒光纤光梳相比于其它类型的光梳具有自起锁、低噪声、高可靠性等优异特性,其作为空间光梳已经实现了在极端环境下稳定运行。研制用于光梳腔衰荡光谱测量的九字腔全保偏掺铒光纤光梳,以及多目标光谱转移系统,将显著提升光梳腔衰荡光谱测量实验的效率,确定更多分子跃迁谱线的位置,促进量子化学、分子物理学等学科的研究与发展;同时,研制九字腔全保偏掺铒光纤光梳系统,可以为国内空间光梳的研制奠定基础。实现对九字腔全保偏掺铒光纤光梳长时间的频率稳定与控制,是实现空间光梳长时间稳定运行的有力保障;此外,九字腔掺铒光纤飞秒激光器与其它类型的光纤飞秒激光器相比,具有更高的性价比、可靠性并且噪声低能自起锁,是超快激光精密加工系统的理想飞秒种子源,其在消费电子产品、医疗、航空航天等邻域具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。本文主要的工作内容包括:1、九字腔掺铒光纤飞秒激光源的研制。其它类型的飞秒种子源无法兼顾自起锁、高可靠性、高性价比以及低噪声等特性,实验中研制的九字腔掺铒光纤飞秒激光源具有自起锁、锁模状态稳定、低噪声、输出功率稳定等特点,满足了作为高性能掺铒光纤飞秒光梳种子源的条件。该激光器基于非线性光纤放大环形镜(NALM)和光纤非互易相移器实现。其重复频率～136 MHz,在约1W的泵浦功率下可以实现稳定自起锁。工作状态下的泵浦功率约为450mW,对应的输出功率约为16 mW,output1端口输出飞秒脉冲的脉宽约为450 fs。其输出功率稳定度约为0.5%。2、对利用PZT和激光器泵浦电流稳定光梳fceo和frep的稳频方式进行了研究,实现了光梳频率的长期稳定。首先将种子激光脉冲放大至280 mW,并压缩至88 fs,再利用f-2f自参考技术探测fceo信号,在300 kHz分辨率带宽下得到了信噪比约为35 dB的fceo信号。最后利用实验室自制锁定电路稳定光梳的fceo和frep,将其锁定在射频参考源上后其锁定时间超过一周,光梳的fceo和frep的秒级稳定度分别达到5.56 × 10-18和1.8 × 10-12。锁定后光梳fceo和frep波动的标准差分别约为22 mHz和67μHz。3、多目标光谱转移模块的研制。用于光钟频率比对的光梳光谱转移模块,常利用一个超连续谱端口分束后实现。针对光梳腔衰荡光谱测量中目标波长间隔较大的问题,研制了目标波长分别为1064 nm、1083 nm、1380 nm、1637 nm和1750 nm的五路光谱转移应用端口。经过单独优化以及计算,五路应用端口输出的超连续光谱在上述目标波长附近的单模能量分别为220 nW、370 nW、630 nW、320 nW和730 nW。取单模能量最低的1064 nm应用端口与相应的窄线宽激光器拍频,在100kHz分辨率带宽下,得到了信噪比约为30dB的拍频信号,满足了光梳腔衰荡光谱测量实验的需求。