光學頻率梳的產生是人們對于更加準確時間基準的向往，和在此基礎上對高精密測量技術的追求。
光學頻率梳是由一系列離散的、等間距的規則光脈沖序列組成，能夠在一個頻段內同時提供幾個至幾十個不同的頻率成分。其優點是梳線數目多、頻率范圍廣，且具有固定的頻率間隔等，能夠代替多個激光器，是理想的多載波光源。
人們最初研究飛秒光學頻率梳的目的是要對光波頻率進行直接精密計量，在此之前諧波光頻鏈承擔了從微波頻率向光頻的過渡工作，但是其系統過于復雜且測量的光頻數量十分有限。而飛秒光學頻率梳實現了微波頻標與光學頻率的直接連接，可實現從兆赫茲到太赫茲的直接頻率傳遞，為下一代時間頻率基準的建立和頻率傳遞等方面的研究奠定了基礎。同時，由于飛秒光學頻率梳的時域和頻域特性，使其在激光頻率計量、光鐘、頻率標準傳遞、距離測量和精密光譜等方面有著更大的優勢和應用前景。
此外，由于光學頻率梳在頻域上的一系列整齊的光譜譜線，使其可作為光譜分析的天然“刻線”，而且各“刻線”間的寬度很窄細，故擁有較高的光譜分辨率。而基于飛秒光學頻率梳發展起來的，有別于傳統的傅里葉變換光譜儀的雙光梳光譜儀，在中紅外光梳高分辨氣體光譜分析中發揮著重要作用。
