近年来,窄线宽可调谐外腔半导体激光器（External Cavity Diode Lasers,ECDLs）性能不断提高,因其相对其他激光器具有显著的价格优势,所以在计量检测、光通信、高分辨率激光光谱和一些基础物理学研究等领域被广泛应用,尤其当最近冷原子技术的研究成为热点,其应用前景进一步得到拓展。本文针对原子惯性技术的研究需求,面向外腔半导体激光器,自主研发了基于相敏检测技术的饱和吸收稳频系统,以求取代昂贵的同类进口设备。首先,研究了半导体激光器频率变化的模型及其影响因素,分析并对比了各种稳频方法,确定了基于相敏检测技术的饱和吸收光谱稳频方案,并对饱和吸收鉴频原理和影响因素进行了分析。其次,对系统进行了总体设计,建立了稳频伺服控制系统的数学模型,对整体系统进行了综合,利用频率法将系统校正为希望对数频率特性,获得了良好的控制特性;此外,利用计算机对稳频系统进行了仿真,演绎了锁频系统的工作原理和过程,验证了系统的可行性并指导了电路设计。第三,设计并制作了稳频系统电路,主要包括:本地振荡电路、光电检测及信号调理电路、相敏检测电路、伺服控制校正电路、输出驱动电路及其他部分功能辅助电路。完成了电路系统的集成和封装,形成自主开发的专用稳频设备。最后,采用780nm的外腔半导体激光器,利用87Rb原子的饱和吸收光谱对系统性能进行测试,实验结果表明:系统具有较强的抗干扰能力,2.3s内激光频率漂移小于Δυ_p-p≈1.5MHz,线宽Δυ_rms≈0.37MHz,平均时间1s下激光频率长期稳定度阿兰方差为⁸×10^-11。