随着星间通信技术的不断发展，传统的微波通信方式逐渐难以满足更高通信带宽的要求。零差相干光通信技术作为未来星间通信的重要发展方向，具有灵敏度高、抗干扰能力强、通信距离长等优点。在空间应用中，特别是存在多普勒频移的情况下，本振光和信号光的频差达到GHz量级，为了捕获信号光频率，需要利用光锁相技术使得本振光和信号光实现相位锁定，这就要求本振激光器频率稳定并且能够实现快速调谐。针对上述要求，本论文以单块非平面环形Nd:YAG激光器的频率控制技术为研究对象。主要内容为：1.研究了单块非平面环形Nd:YAG激光器频率控制的方法，通过对比选择了压电陶瓷调谐和温度调谐两种方式，并讨论了它们的调频原理；研究了单块非平面环形Nd:YAG激光器功率和频率稳定的方法，并针对激光器频率控制设计了对应控制系统。2.设计了基于热敏电阻探测温度的高精度温控系统以及泵浦源驱动系统，通过稳定泵浦激光二极管和激光晶体工作状态的方法来实现输出稳定，实现了激光器输出稳定。对设计的压控恒流源的工作稳定性进行测试，当泵浦激光二极管施加的电流为1.541A时，激光器输出功率为247mW，测得激光1小时内功率稳定度为±0.2%。通过分别改变泵浦LD和激光晶体的温度，得到了单频激光器输出功率随泵浦LD和激光晶体温度变化的关系曲线，当泵浦LD温度变化10℃，激光器最大功率改变为45mW。在温度调谐实验中，通过使用精度为±0.01℃的温控系统改变激光晶体温度，当激光晶体温度从10℃变化到47℃，实现了激光频率的大范围调谐，最大调谐范围达到61GHz。3.对激光器进行压电陶瓷调谐，将厚度为0.5mm的压电陶瓷片粘贴在激光晶体上，实验测得设计的压电陶瓷驱动响应带宽为100kHz，通过施加峰峰值幅度为170V的压电调制信号，测得拍频信号最大展宽超过200MHz。