激光以其高亮度、单色性好、相干性好的显著特性,在精密计量、引力波探测和信息科学等领域有着广泛的应用。如果利用激光实现光学原子钟,便可使时间和长度标准达到更高精度,然而激光频率的稳定性直接决定了光学原子钟的精度,因此激光稳频技术的研究具有相当重要的意义。Pound-Drever-Hall(PDH)稳频方法具有稳定性高和伺服响应快的优点,容易获得窄线宽激光输出,成为目前普遍采用的一种稳频方法。本文设计了一种正交解调数字PDH稳频方案,与传统PDH稳频系统相比,该方案避免使用移相器,并且电子噪声更低,有利于提高激光频率稳定度。本论文主要研究内容如下:第一,在分析传统PDH稳频系统组成及工作原理的基础上,设计了正交解调数字PDH稳频方案,并进行了可行性分析。第二,设计了数字正交解调的硬件电路,主要包括放大电路,选频电路和基于FPGA的数据处理模块。利用Matlab软件对硬件模块的功能和参数进行仿真,在QuartusⅡ软件上仿真验证了源代码设计、逻辑功能、引脚配置和布局布线,并利用Modelsim软件验证了设计模块时序和波形的正确性。第三,建立了单频全固态激光器正交解调数字PDH稳频实验系统,并开展了激光鉴频实验研究。利用Signal Tap Ⅱ软件对硬件设计进行了板级的实验验证,在保证激光器以单纵模输出的前提下进行激光相位调制,通过光电探测器探测频率漂移的误差信号,经放大电路、选频电路进行预处理,再由高速ADC进行采集,在FPGA中进行正交解调处理,借助Matlab软件计算获得误差信号的鉴频线。实验结果表明:该系统检测到激光频率的最大偏移量为10.444MHz,鉴频灵敏度可达100.43mV/MHz。分析了实验系统的误差来源,主要包括剩余幅度调制、模式匹配等光路噪声以及DDS频谱、ADC转化等硬件噪声。