本发明公开了一种基于自振荡光学频率梳的注入锁定毫米波分频器及其分频方法，分频器包括一光电混合振荡器，该光电混合振荡器的光链路中设置有光梳调制器，该光电混合振荡器的电链路中设置有带通滤波器；该光电混合振荡器中注入待分频的毫米波信号，该毫米波信号的中心频率为该带通滤波器中心频率的整数倍，该光电混合振荡器产生的光频梳边带与待变频信号的调制边带拍频输出基频信号，且该基频信号位于该光电混合振荡器的锁定带宽范围内。当在振荡环路中注入超谐波信号并锁定时，可实现该注入毫米波信号的分频功能，此分频器具有宽带、低相位噪声、大分频比的特点。