体积小、线宽窄、稳定性高、可长期连续工作的稳频半导体激光器,可用于高端基础物理研究(如原子钟和原子干涉仪等),还可应用于国防军事和空间光通信等领域。加外腔对于压窄半导体激光器线宽和稳频是一种很好的选择,目前主要的外腔半导体激光稳频方法是光栅外腔法、法布里-珀罗标准具(F-P)外腔法,干涉滤光片外腔法和棱镜外腔法等等。虽然这些外腔方法结构简单,但是很难克服外界振动、温度和电流变化对输出频率的干扰,不具有长期的频率稳定性。如果采用原子跃迁频率基准对半导体激光器进行光反馈稳频,则这种稳频激光器将具有长期稳定性好和结构简单的优点。　　 本文的目的是要实现一种基于法拉第反常色散原子滤光器的对电流温度抖动和大范围变化免疫的外腔半导体激光器。　　 本文首先在第一章中介绍了研究背景,半导体外腔激光器的基本原理,当前各种外腔半导体激光器稳频方法的原理、构造及性能分析,以及抗干扰外腔半导体激光器的重要应用,还介绍了本文的内容概要和创新点。　　 其次,在第二章中实现了一种锁外腔上的稳频激光器。此方法是将激光器锁在一个F-P腔的共振模透射峰上,采用负反馈的方法,使半导体激光频率稳定在一定的范围内,达到要求的稳定度。　　 在此基础上,我们在第三章中分析其他类似的激光稳频方法的优缺点,提出了将镀上增透膜的激光二极管,结合原子滤光器为选频原件,采用光学反馈法把激光频率稳定在原子滤光器的透射峰上。最后我们获得了在激光二极管电流从55mA到142mA,以及激光二极管温度从15℃到35℃范围内,频率一直保持在滤光器的最大透射峰内的外腔激光,外腔激光的模式仅仅由外腔长决定。由两套同样的激光拍频测量到的线宽为124kHz,比以往报道的类似装置构造的激光器线宽窄。采用的光学反馈的方法省去了繁杂的锁定电路,结构简单,性能可靠。　　 然后,我们还分析了所采用的方法虽然能稳定地输出激光,但是所用的原子滤光器的透射谱不是单透射峰的,而且最大透射峰的线宽比较宽,使得输出激光的频率范围较大。如果原子滤光器的透射峰是单透射峰而且峰的半高宽更窄,这样可以实现激光更稳定的输出。因而在本文的第四章我们研制了单级原子滤光器,通过级联将有望得到单透射峰、窄线宽的原子滤光器。　　 由于1529nm波长是空间光通信系统中常用的大气窗口波长,在空间光通信中具有十分重要的应用意义,而且原子滤光器是空间光通信光链路接收端的重要元件。因而在本文的最后部分我们对Rb原子1529nm谱线进行了理论和实验的研究,获得了1529nm光光双共振(OODR)谱线。此实验为研制1529nm原子滤光器以及1529nm波段的对电流温度抖动和大范围变化免疫的外腔半导体激光器打好了重要基础。