光频段或红外频段的频率标准。早在20世纪30年代，人们就用石英晶体振荡器作为射频段的频率标准。40年代出现了原子（分子）频标。这种频标利用原子或分子的量子跃迁频率作为基准，工作在微波频段，频率稳定度和准确度都大为提高(见量子频率标准)。60年代，激光器问世后，人们把这种原理应用于红外和可见光频段，制成光频标。光的频率比微波频率高几万倍，因此，光频标的相对稳定度和准确度都相应提高。

光频标通常利用腔内饱和吸收技术。以工作在 633纳米的碘稳定氦氖激光器为例。激光腔内放置一碘蒸汽吸收室。由于碘在 633纳米附近有丰富的吸收谱线，根据饱和吸收原理，在激光输出功率的调谐曲线上会出现许多窄共振峰。通过电子控制回路，可以把激光频率锁定在某一共振峰的中心频率上。控制元件是固定在腔反射镜后的压电晶体。当激光频率偏离共振峰中心时便产生误差信号，这一信号经处理后用于控制腔长，使频率锁定到峰的中心位置上。这样制成的光频标，频率稳定度和复现性都在10量级。此后，又发展了腔外吸收稳频技术，使光频标的频率稳定度和复现性进一步提高，可达10量级。 　由于光的频率很高，过去难以直接测量，通常用干涉方法测量光频标谱线的波长，并用波长的倍数作为长度基准。60年代末出现的光频测量技术，能准确地直接测量光频标的频率。为此，必须建立一条从微波频标（铯原子频标）到光频标的频率测量链。链中包括一系列不同振荡频率的激光器，如远红外激光器、CO2激光器、色心激光器和氦氖激光器等。利用倍频、混频和锁相技术，把微波频标的频率与这些激光器的频率互锁起来，利用铯原子频标测量光频标的频率。已有几个国家建立了这条链，测量光频的准确度已达10～10。

由于光波的频率 f、波长 λ与真空中光速 c之间的关系为 fλ=c，既然光的频率可以准确测量，在规定c值后就可导出准确的波长值来。1983年10月，第17届国际计量大会通过了新的米的定义：“米是光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内行程的长度。”同时，推荐了五条稳定激光谱线作为复现米的标准谱线（见表）。由于定义的开放性，以后还可补充其他新的谱线。同时，氪86、镉114和汞198的光谱线波长标准值仍可使用，但精度为10量级。 　光频标可作为光频段的频率或波长标准，对于各种精密的光学测量和计量具有重要意义，在其他精密测量中也得到广泛应用。

围绕光频标的研制和应用，人们正在进行大量的研究工作：①研究辐射场与原子、分子的细致的相互作用，如光子反冲效应、相对论效应等；②利用高稳定激光进行光速恒定性的研究，验证相对论实验和探测引力波;③研究某些原子、分子的超高分辨率光谱。

2022年4月，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院高克林研究团队成功研制105亿年偏差不到1秒的钙离子光频标，成为国际上第五种不确定度指标达到10-18量级的光频标。相关研究成果已发表于国际学术期刊《应用物理评论》。

当前世界测量精度最高的物理量是光频，最高精度已达10-18量级。其中原子光频标是光频精密测量的典型代表，是目前准确度最高的原子频标。截至目前，国际上仅有锶原子光频标、镱原子光频标、铝离子光频标以及镱离子光频标等四种原子光频标的不确定度达到了10-18量级。

精密测量院高克林研究团队从2000年开展钙离子光频标的实验研究，通过解决抑制离子运动效应、解决超窄线宽激光、实验环境影响精确控制等一系列关键科学和技术问题，于2011年成功研制国内首台光频标，不确定度为7.8×10-16， 2016年将光频标的不确定度提升至5.1×10-17， 2019年将钙离子光频标的不确定度提升至1.3×10-17。经过科研攻关，研究团队解决黑体辐射频移、多普勒频移、微运动效应、电四极频移等影响钙离子光频标不确定度的关键物理问题与技术难题，最终在国际上首次实现了液氮低温钙离子光频标，不确定度达到3×10-18。

专家介绍，高精度光频标有助于提高基本物理量的定义、基本物理定律检验等的精度，从而推进基础物理研究，探索新物理；同时在时间基准、相对论大地测量、导航定位等方面具有广泛的应用场景。