近年来,多卫星编队飞行技术在地球观测、遥感等领域都发挥了重要作用。在分布式任务中,不同的卫星作为传感器网络的分布式节点工作,可以提高单个航天器在科学性能和单点故障风险方面的能力,但编队卫星飞行的形式也对星间基线的测量提出了很高的要求。随着飞秒激光被引入距离测量领域中,其超高时间分辨率和超宽相干光谱可以实现传统的激光光源不能达到的测量精度与尺度要求,有望解决星间长基线精密测量的难题。本论文将基于异步光学采样的双光梳飞行时间绝对距离测量系统应用于长基线精密测量中,并且考虑到太空环境的特殊性,对光源的可靠性进行了设计和验证。论文的主要内容如下:1.阐述了长基线精密测量的重要性和精度需求、双光梳飞行时间绝对距离测量的发展现状、锁模光纤激光器振动性能的研究进展。重点介绍了被动锁模光纤激光器的原理、双光梳飞行时间绝对距离测量的原理以及空间应用激光器的可靠性设计。2.成功制备了单壁碳纳米管薄膜,搭建了基于碳纳米管锁模的光纤激光器,并对其壳体进行了随机振动的有限元分析,结果表明三个方向的最大3σ应力均远远小于铝合金壳体的屈服强度。研究了该激光器在振动方面的环境稳定性,将激光器置于振动台上分别进行X、Y、Z方向符合卫星发射标准的加速度达到12 g的鉴定级正弦振动试验和均方根加速度达到12.81 grms的鉴定级随机振动试验,发现振动后激光器仍然可以稳定锁模,光学性能几乎没有发生变化。3.设计并搭建了基于碳纳米管锁模光纤激光器的双光梳飞行时间绝对距离测量系统,结合非线性异步光学采样的方法,实现绝对距离的测量,并对系统进行了集成。为了验证该系统的动态测量性能,对做简谐运动和阻尼振动的目标镜的动态距离进行了实时测量,该系统较好的复现了目标镜的运动状态。4.在编队卫星长基线精密测量的任务背景下,设计并搭建了基于9字腔激光器的双光梳飞行时间绝对距离测量系统,为满足星载条件将系统进行模块化。在中国计量科学研究院对系统进行了精度对比,在0～65 m的范围内,残差均在5μm以内,系统直接输出测量值的标准差优于22μm,使用卡尔曼滤波的方法后标准差缩小至2μm以内,能够满足长基线精密测量的要求。