长度是具有重要物理意义的七个基本物理量之一。扩大长度测量量程、提高长度测量精度、缩短长度测量时间一直是长度测量的追求目标，但传统的长度测量不能兼得大量程和高精度。光学频率梳的出现与应用，为实现长距离的高精度测量提供了新的突破手段。鉴于高精度长度测量在基础物理、空间、大规模制造等方面的战略应用需求，本文开展了光学频率梳测量长度的研究，并结合大气影响系统误差修正等技术，探索飞秒光学频率梳测距新原理。本文对飞秒光频梳进行任意长绝对测距进行了研究。为解决传统飞行时间法绝对测距分辨力低和脉冲干涉法绝对测量长度只能为离散值的缺点，提出了基于多脉冲干涉法的改进型迈克尔逊干涉仪，以实现高精度的任意长度绝对测量。主要内容包括以下几个方面：（1）对基于多脉冲干涉的任意长度绝对测量系统的测距原理进行了分析，并建立了多脉冲序列干涉条纹的时间相关函数模型，在理论上验证本方法的可行性，并提出了针对本系统在测距时应该考虑的影响因素。（2）对飞秒脉冲的时域与频域特性进行了说明，分析了飞秒脉冲在色散介质中的传播特性，在色散介质脉冲传播理论的基础上，建立了传统非等臂迈克尔逊干涉仪的时间相关模型。针对本系统所采用的多脉冲干涉理论建立其一阶互相关和二阶互相关模型，并研究了色散对于互相关条纹的影响。进而针对温度、湿度、大气压及二氧化碳含量4个环境因素的变化对群折射率的影响，模拟了环境变化对本系统测量结果的影响。（3）对提出的多脉冲干涉测距系统的测量精度进行了理论分析。根据白光干涉原理确定了小数部分的不确定度，并利用小数重合法来确定整数部分的不确定度，最后对被测长度的不确定度进行了合成。可以得到如下两个结论：在真空中测量时，本系统的绝对测距精度最高可达到纳米量级，这取决于参考镜的扫描精度。在空气中测量时，空气折射率的测量精度成为阻碍测距精度的瓶颈，相对测量精度最高为10-8量级，这主要受限于空气折射率的测量精度。（4）搭建了基于多脉冲干涉的任意长绝对测距系统。通过测量多脉冲序列的一阶互相关和二阶互相关信号，分别测量出飞行时间差，进而求得被测距离。利用本系统在被测长度约0.6m处进行了绝对测距实验，实验结果表明本系统具有良好的测量线性度，测距分辨力可达1μm以下，测距误差可达±0.5μm以内，测距重复误差性在±108nm以内。