【摘要】介绍了一种基于精密波长计的外腔半导体激光长期稳频系统，该系统旨在抑制连续激光器的长期频率漂移。通过计算机控制，波长计作为参考频率标准，能够实现对连续激光器的无调制稳频。系统通过获取波长计的数据，运用数字比例积分微分（PID）算法计算出需要施加到激光器上的反馈电压，以调整激光器腔长，从而实现激光器频率的锁定。这种方法适用于商业激光器的光谱范围内的任意波长，并且可以在激光器的可调节频率范围内任意点进行锁定。
【关键技术】
1. **激光技术**：文章关注的是激光频率的稳定，特别是半导体激光器。半导体激光器因其小型化、高效和高稳定性而被广泛应用，但它们可能会受到温度变化、器件老化等因素的影响，导致频率漂移。
2. **频率稳定**：频率稳定是激光应用中的核心问题，尤其是对于精确测量、通信和科学研究。通过外腔稳频可以显著提高激光器的频率稳定性，减少长时间运行时的频率漂移。
3. **计算机控制**：计算机在系统中起到关键作用，它实时监控波长计的读数，根据PID算法动态调整反馈电压，以保持激光器频率的精确锁定。
4. **长期漂移**：长期频率漂移是连续激光器的固有问题，本系统采用精密波长计作为参考，有效抑制了这一现象，提高了激光器的长期工作稳定性。
5. **数字PID控制**：PID控制器是一种常见的自动控制算法，用于调整系统参数以达到期望的性能。在这个系统中，PID算法用于计算需要施加到激光器的反馈电压，以抵消激光器频率的变化。
6. **波长计**：精密波长计是系统的关键组件，提供高精度的频率参考，确保激光器频率的准确测量和控制。
7. **外腔半导体激光器**：外腔半导体激光器通过一个外部光学谐振腔增强激光的频率选择性，增加了激光器的稳定性，并扩展了其可用的频率范围。
【应用】
该系统可用于需要高精度频率稳定性的各种领域，例如光谱学、量子计算、精密测量和远程通信。通过将激光器频率锁定在特定值，可以提高实验的重复性和准确性，特别是在原子钟、分子光谱、光子学实验以及卫星通信等领域。
【结论】
通过实施这种方法，作者实现了对631纳米外腔半导体激光器的锁定，获得了1小时内频率不确定度为7.4 MHz、长期频率漂移率为±1.1 MHz/h的稳定性能。这些结果证明了该系统的有效性，为半导体激光器的长期稳频提供了一种实用的解决方案。
【关键词】涵盖了激光技术、频率稳定、计算机控制以及长期漂移，这些都是理解和应用本文所述系统的关键概念。
