针对光纤信道特性变化引起频率远距离传输的稳定度损失问题进行了研究。综合光纤热膨胀、折射率分布和色散效应特性随环境温度变化引入的不稳定性，建立了链路时延模型。通过25 km单模光纤1550 nm光信号的传输实验对该模型进行了验证。实验结果表明，当光纤温度与环境温度同步变化且其他环境因素对传输稳定性影响较小时，该模型计算得出的理论时延变化与实验结果保持一致。对该模型进行了分析讨论，确定了模型参数随温度和波长变化情况，并得出了各特性引入时延变化的量级，当折射率变化引起的相对时延变化为10.22 ns时，光纤热膨胀和色散效应引入的相对时延变化分别为0.7741 ns和-0.5983 ps。

为实现准国土范围内高精度授时和守时，利用光纤传递铯钟、氢钟等高精度原子钟的时频信号，在实际光纤链路上验证其长距离传递性能。采用波分复用和双向双波长的传输方法，介绍了在275 km京沪干线上实现高精度时频传递的相关工作。针对长距离光纤链路的特点，探讨了链路损耗与散射、色散与频率噪声、补偿系统动态范围和反馈带宽等对时频传递性能的影响。实验获得了频率信号的秒稳定度达5×10-14和天稳定度达7×10-18的传递性能，同时，千秒尺度下的时间方差可达2.4 ps。

提出了一种应用于光纤时间频率传递系统中时间信号的校准和同步方案。分析了基于光学补偿方式和波分复用技术的时频传递系统中本地和远地时间信号同步方案的原理，并完成了实验室内50 km 光纤链路的验证实验，时间同步精度为1.6 ps。在110 km 的商用光纤链路上完成了时间信号的同步实验，理论计算的时间同步精度为30.0 ps，对时间信号的误差来源进行了理论分析。

介绍了一种应用于光纤时频传递秒脉冲信号(1PPS)调制的马赫-曾德尔调制器(MZM)偏置点反馈控制系统。本系统将电光调制器的偏置点设置在传输曲线的最小值点(Null)和正斜率正交点(Quad+)之间的线性区域，利用光电二极管(PIN)探测输出1PPS信号的低电平电压的波动来检测偏置点的漂移。对测量到的电压信号进行数字处理后通过控制偏置点反馈系统来稳定调制器的偏置点。对反馈控制理论进行了原理推导，并与基于微扰理论的商用偏置点稳定系统进行了对比实验。实验证明该系统可以避免微扰信号对1PPS传输稳定性的影响，传递性能优于商用偏置点稳定系统。实验结果表明，1PPS 传递时延波动的峰峰值为174 ps，均方根值(RMS)为18 ps，在平均时间为104 s时，1PPS的时间阿伦方差(TDEV)下降到1.7 ps。