激光器输出光的具体频率取决于腔体谐振条件。激光器自由运转时,振动引起腔长的改变、机械结构的热膨胀、腔内介质和光学元件折射率的热变化、腔内气压变化引起折射率的变化等,都将造成频率的不稳定,使自由运转激光器将可在其全线宽范围内振荡,不能适应超精密激光干涉测量的应用要求,必须利用稳频方法提高频率稳定度。稳频方法可分为主动稳频方法和被动稳频方法。
被动稳频主要是采取一些措施降低外界扰动造成的影响。例如,将谐振腔做成一个刚性结构以降低机械振动的干扰;将谐振腔整体置于恒温壳体内,并用热胀系数小的石英玻璃激光管、殷钢谐振腔支架,以降低温度的影响;激光器选用精密稳流的放电电源,降低放电电流对输出光频的影响。
主动稳频是一个闭环调节过程,可阐述为:选取一个稳定的参考标准频率,当外界影响使激光频率偏离此特定的标准频率时,用误差信号(频率偏差值)或者其相关值,驱动相关执行机构自动调节腔长,以调整输出频率、减小频率偏差值。而主动稳频方法中,根据参考基准来源的不同,稳频参考基准可分为两类:—类是对应激光器中原子的跃迁中心频率的特征点,包括单模激光器的兰姆凹陷中心点、双纵模激光器的光功率平衡点及塞曼激光器频差曲线的峰(谷)值点等;另一类是激光器外界参考频率对应的特征点,如无源腔透过率曲线的峰值点、外界气体腔的线性吸收峰或饱和吸收峰及其超精细结构等。