本文提出一种多址光纤微波频率传递技术，可以实现一个主端到多个从端的系统构架，并且支持信号中途下载功能，增强了光纤微波频率传递技术的应用范围。本文系统方案主从端采用不同的激光波长，消除了信号光寄生反射和背向散射的影响。经实验验证，多址光纤微波传递系统稳定度分别达到3.5×10^-14/s和1.2×10^-17/10⁵ s；中途下载端的稳定度分别为4.1×10^-14/s和6.5×10^-17/10⁵ s。多址光纤微波频率传递系统所实现的指标能够满足目前各种应用对微波原子频标的远距离传输需求，具有广阔的应用前景。

为了满足原子钟时频比对的工程应用需求，研究了基于波分复用的光纤时频传递方法，时间传递采用双波长双向比对远程端补偿的方法，频率传递采用单波长前置补偿的方法，实现了1PPS时间信号和10 MHz频率信号的高精度同纤传递。分析了光纤时间传递原理和光纤频率传递原理，进行了设备本底噪声测试，并在102 km长的实地光纤链路上进行了时频同传测试，实现了稳定度为3.4×10-14@1 s、1.5×10-15@10⁴ s的10 MHz频率传递。通过设备时延和色散的校准，实现了稳定度为15.7 ps@1 s和3.9 ps@1000 s，不确定度为25.3 ps的时间传递，满足了以氢原子钟为守时时钟的时频基准间的长距离比对需求。

为了进一步提高时间传递的稳定度，提出了一种基于光纤频率传递的高精度时间传递方法。在保证光纤时间传递不确定度的情况下，结合光纤频率传递的高稳定度特性，所提方法实现了兼具高稳定度和良好不确定度的光纤时间传递。在光纤时间频率传递的基础上，利用光纤频率传递系统输出的频率信号再生出具有高稳定度的1PPS（one pulse per second）时间信号，并使再生的1PPS时间信号跟踪光纤时间传递系统输出的1PPS时间信号，进而使再生出的1PPS时间信号同时具有较好的稳定度和不确定度。为了验证所提方法的可行性，使用光纤链路测得的时间传递数据进行仿真实验，所提方法使光纤时间传递稳定度提高至0.5 ps@1 s和0.09 ps@10⁴ s。在500 km长的实验室光纤链路上，利用光纤时间频率传递实验装置进行了测试，所提方法实现了稳定度为2.5 ps@1 s和0.9 ps@10⁵ s，不确定度为6.4 ps的高精度时间传递。

针对采用分立器件实现载波抑制双边带(DSBCS)调制的被动补偿光纤环路微波频率传递方案的缺陷, 对基于DSBCS调制的光纤环路微波频率传递系统进行稳定性优化设计和测试验证, 设计了基于微波芯片的一体化接入节点电路, 以腔体分隔的金属和高精度的温度控制模块屏蔽串扰、减小外界温度影响, 实验测试了系统电路底噪、60 km光纤环路系统性能。测试结果表明: 采用集成化的接入节点电路显著降低了系统电路底噪和1 m光纤传递底噪, 在60 km光纤环路的20 km/40 km、40 km/20 km处输出频率的相对稳定度均优于4×10-14/s、2×10-17/day, 长期稳定度比采用分立器件实现的节点电路时优化约一个量级。

为了能更加灵活方便地实现高精度的时频信号传递, 以空间链路代替光纤进行时频传递, 阐述了自由空间光频梳频率传递基本原理, 实验通过102 m的自由空间链路, 将锁定至铷原子钟上的飞秒光频梳发送到远端, 采用高速探测器直接探测, 通过高精度频率计数器采集光频梳重复频率数据。实验结果表明: 该系统最终实现接收端100 MHz重复频率信号在30 min内抖动范围为3.5 mHz, 重复频率稳定度为4.26×10-12/s、4.81×10-13/100 s。