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单频激光器因其具有光束质量好、相干长度长、谱线宽度窄等优点,在各研究领域得到了广泛应用。但是,在精密干涉计量、激光陀螺、激光雷达、光谱学、相干光通信、光频标准等众多领域,激光器不仅要求为单纵模输出,还需要有很高的频率稳定度。因此,单频激光器输出频率稳定度的测量具有非常重要的意义。 本论文总结了单频激光器频率稳定度测量的常用方法,指出了各类方法的工作原理,并分析比较了测量精度和优缺点。相比之下,光纤延时自拍频法具有测量精度高、系统简单等优点。但是,该方法往往需要几公里甚至几十公里长度的光纤延时线,使得测量系统造价很高,而且容易导致拍频信号的不稳定和衰减。为解决这一问题,基于光纤延时自外差和相位解缠绕技术,提出了采用较短的光纤即可实现频率稳定度测量的双光路延时自外差法,给出了测量原理和关键技术,并分析了测量精度的影响因素。 基于提出的频率稳定度测量方法,搭建了全光纤测量系统。为检验该测量系统的可靠性,利用一台输出激光波长随时间线性变化的激光器(可模拟单频激光器的频率漂移)进行了验证测量实验。实验结果表明双光路延时自外差法能够精确测量激光器频率随时间的变化曲线。然后,分别采用2m和6m的光纤延时线,对一台1550nm波长的单频光纤激光器进行了测量,得到该激光器长期(3h)频率漂移结果分别为70MHz/h和75MHz/h,与激光器标称的频率稳定度指标50MHz/h基本吻合。此外,还对该激光器的短期(1ms)频率稳定度进行了测量,测量结果为200kHz/ms。