在精密计量中,通常采用激光的波长作为长度基准。但自由运转的氦氖激光器,光频率(波长)稳定度仅为10-6,无法满足超精密测量的要求。激光稳频技术的应用就是为了得到波长高稳定的相干激光光源,从而提高测量精度,严格控制产品质量。基于横向塞曼效应的稳频激光器,频率稳定度高,抗干扰能力强,输出功率大,差拍信号频率低、易于接收和处理,可直接输出相干性和偏振度都很好的线偏振光,便于测量偏振、双折射等物理量。所以可用于生物检测、偏振特性检测、膜厚测量、折射率测量、物体微小形变测量等方面。本文介绍了氦氖激光器常用的稳频技术,重点研究塞曼效应稳频技术,将纵向和横向塞曼效应激光器作了特点对比,分析了加热和制冷两种方式控制激光腔长的优缺点,制定了使用半导体制冷器(TEC)控温方案,既能克服加热型控温热量积累易失控的不足,也能解决风冷型稳频精度低的问题,还实验分析了激光管在不同条件下的温度特性。在上述研究的基础上,制定了半导体制冷式氦氖稳频激光器的总体方案。激光稳频系统分为主、从两个控制部分,主控制部分实现激光稳频控制,从控制部分控制外壳温度,用以减小外界环境对激光稳频控制部分的影响。系统硬件部分包括温控机械结构、拍频信号采集电路、单片机控制与D/A转换输出电路、半导体制冷器驱动电路、温度测量电路;软件部分包括单片机模糊PID稳频控制部分、上位机拍频曲线与外壳温度实时显示程序。仪器完成了设计、装调、运行任务,并对其频率稳定度进行了实测,频率稳定度指标为1.74×10-9,稳频时激光管温度在430C左右,达到了预期目标。