基于光学参考腔的激光稳频技术广泛应用于各个领域,例如精密计量、高分辨率光谱学以及原子光钟等。目前采用PDH技术可以将激光的频率高精度地锁定在高稳定度的光学谐振腔的共振频率上。当鉴频信号的信噪比非常高时,激光频率的特性完全取决于光学参考腔的腔长稳定性。而外界的振动及温度的变化都会影响参考腔腔长的稳定性。目前主要通过对参考腔结构及支撑位置的设计来降低参考腔对外界振动的敏感度,并降低外界环境的振动,通常还将参考腔置于温控装置中。在采取了上述措施后,在大多数稳频激光系统中,激光频率在短时间内仍会出现一定的线性漂移,超过百秒时甚至会出现非线性的频率漂移。除了参考腔的老化引起频率漂移(10-17/s到10-16/s量级之间)外,最主要的原因是参考腔温度的微小抖动引起的腔长变化,从而使锁定在参考腔的激光发生频率改变。因此在对参考腔进行严格温控的同时,还需要降低参考腔的温度敏感度。本文致力于研究处于温控装置中的参考腔对外界温度变化的响应情况。首先推导出参考腔对外界温度变化响应的时间常数和温度敏感度的表达式,总结出影响参考腔温度敏感度的各个因素,提出有效降低温度敏感度的方法。结合ANSYS有限元分析,得出对于参考腔的热屏蔽层而言,其质量越大、比热容越高、热辐射率越小时,参考腔的时间常数越大、温度敏感度越低,另外通过增加屏蔽层的层数可大大降低参考腔的温度敏感度。结合以上结论提出了可根据实验的温控精度以及参考腔的热膨胀系数设计合理可行的屏蔽层结构。本文还讨论了热不均匀性引起的等效腔长变化量的大小,从而定量地分析了由于热不均匀性引起的频率不稳定度。另外通过有限元分析的方法设计出了零膨胀温度点在室温附近的复合材料的参考腔。