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飞秒光学频率梳的发明是上世纪末激光科学中最重大发明之一，它的发明对计量科学和技术，特别是在激光频率精密测量及精密光谱学领域中发挥了巨大的作用。本论文主要研究小型化掺铒光纤飞秒光学频率梳，论文的内容包括如下几个部分: 一、对光学频梳系统的基本理论作了系统的论述，主要包括锁模激光器相关理论，脉冲放大相关理论，超连续谱相关理论，锁相环的基本理论。这些理论，为掺铒光纤飞秒光梳系统的搭建提供了理论基础。 二、利用超连续谱的能量分布优化初始频率的信噪比，主要包括: 1)超连续谱的展宽机制进行数值模拟，确定泵浦脉冲与高非线性光纤的色散匹配关系。 2)对光梳初始频率的获取进行了较深入研究，并基于实验，得到了超连续谱的能量分布与光梳初始频率信噪比的关系，提高了初始频率信噪比，并实现初始频率的信噪比达到46dB。 三、实现掺铒光纤频率梳系统的小型化。主要工作包括: 1)自主研制小型化，集成化脉冲偏振控制器件，并数值模拟此器件对脉冲锁模的影响。 2)基于自制的偏振控制器件实现了光学部分的小型化，光学部分体积为40×40×15(cm3)。 3)基于自主研制的电流源和锁相环电路，实现系统电路部分小型化。小型化后的电流源机箱和锁相环机箱分别为40×30×13(cm3)。其中，流源部分，交流噪声为10微安，长期漂移为300μ A/天。锁相环部分，实现初始频率和重复频率锁定:初始频率在六万秒内的频率抖动为2mHz，频率的标准方差为0.262mHz@10s。重复频率续锁定时间超过10天，锁定后频率的标准方差为4.36mHz@1s，十万秒稳＜5×10-5Hz。 4)小型化后的系统与商用系统(Menlosystem)比对，部分指标（初始频率线宽，初始频率信噪比，光谱展宽范围等）高过商品，特比是在系统的集成度上，有明显的优势。自主搭建的掺铒光梳系统重35Kg，而对方的重220Kg。体积也比对方小很多。 四、利用掺铒光纤飞秒光学频率梳进行精密测量。 1)光梳与Nd∶YAG光频标在波长1064nm附近进行光学频率比对，拍频信号的阿伦方差为2.12×10-13@10s。 2)基于自主搭建的两套掺铒光梳系统对其输出的重复频率进行频率比对。经过拍频得到的频率稳定度的阿伦方差为4.97×10-13@1s，万秒稳为4×10-15。