光学原子钟具有高精度和高稳定度的特性,它有可能作为秒的新定义,将在基本物理常数测量、深空导航、测地学、时间同步等领域具有重要的应用。多数基于光钟的应用需要将光钟信号在相距较远的实验室间进行精密传输。因此,对远程精密传输光学频率标准的研究是十分重要的。在光学频率标准传输的研究中,主要有两方面的关键技术：一方面,需要获取线宽在1 Hz以下窄线宽、频率稳定度优于10-15的光源来模拟光钟的钟激光；另一方面,由于光钟已经能够达到10-18的不稳定度,因而需要设计一种具有更高稳定度的传输方法,才能满足精密传输光钟信号的要求,且传输后不破坏光钟原有的相干性。本论文的主要研究内容围绕上述关键技术展开：1.研制了两套亚赫兹线宽的1.5μm的超稳激光系统；它是利用PDH技术将激光频率锁定在具有高精细度的FP腔的共振频率上。激光系统的输出特性主要取决于FP腔的长度稳定性和伺服系统的锁定精度。FP腔的腔长稳定度主要受到振动、温度等外部环境起伏的影响。通过设计振动敏感度最小的参考腔支撑结构及温度敏感度最小的参考腔外围系统,并减小外部振动及温度起伏,使参考腔的短时间长度起伏达到10-16m量级。使用快速和慢速伺服并联工作的方式实现激光频率的高精度锁定。对系统的性能评估测试表明,每套1.5μm窄线宽激光系统的最可几线宽达到0.26 Hz,频率不稳定度达到8.6×10-16(1s),已经逼近FP腔的热噪声极限,满足光频标精密传输研究中对光源的要求,是目前国际上采用常温参考腔的1.5μm激光系统中线宽最窄的激光。2.研制了基于通讯光纤的光频标远程精密传输系统。采用双程传输的方法获取光纤随机位相噪声信息,并通过伺服系统调节声光调制器的驱动频率来补偿光纤随机位相噪声。本文首先在50 km裸纤中实现了窄线宽稳频激光的远程精密传输,传输引入的频率不稳定度达到2×10-17(1s平均时间),附加线宽被压窄到1 mHz。此外,又在32 km室外通讯光纤中实现了窄线宽稳频激光的远程精密传输,传输引入的频率不稳定度达到3.5×10-17(1 s),传输后的光信号仍能保持与光源一致的0.26 Hz的线宽。通过建立中继放大系统将光纤精密传输的距离延长到82 km,传输引起的频率不稳定度达到4×10-17(1s平均时间),由位相噪声引入的线宽增宽也被压窄到1 mHz。通过上述关键技术研究证明基于中继放大系统和光纤位相噪声补偿系统能够实现窄线宽稳频激光的远程精密传输,可满足世界上最好的光钟信号的传输要求。