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本文以激光冷却铯原子守时钟的研制为背景,结合喷泉钟光学系统和电学系统小型化的要求,对激光稳频系统作了重要改进,实现了一种结合塞曼效应和饱和吸收技术的DFB激光器稳频方法。由于微波泄漏会引起频移,本文还利用FPGA电路系统设计技术,研制了一套用于实现抑制原子喷泉钟微波泄漏频移的DDS装置。铯喷泉钟要成为真正意义上的守时钟,还需要一台秒脉冲发生装置,产生标准秒脉冲信号,本文还着重介绍了基于FPGA秒脉冲发生装置的研制。本文共分三大部分：第一部分结合塞曼效应与饱和吸收技术的DFB激光稳频系统的设计首先从DFB激光器的原理出发,介绍了DFB和ECDL激光器,并对它们的结构特点进行了比较,从而了解DFB激光器的优点。接着还介绍了原子超精细结构和铯原子的能级。激光器由于电流的噪声和漂移、温度的漂移等原因导致激光输出频率的起伏和漂移,激光频率的稳定度直接影响原子冷却、原子上抛和原子探测,对铯原子喷泉钟的稳定性和可靠性起着重要的作用。所以要把DFB激光稳定地锁定在铯原子D2饱和吸收谱线上。塞曼效应和饱和吸收技术是激光稳频的两种常用方法,但两者各有优缺点,本文实现了一种结合塞曼效应和饱和吸收技术的稳频方法,同时可以克服两种方法各自的缺点,简单并易于实现。论文详细介绍了这种稳频方法的系统光路设计、系统电路设计和程序设计,最后实现闭环锁定,并对实验结果进行了分析。实验表明系统的激光频率锁定在铯原子D2饱和吸收谱线F=4→F`=4,5交叉线上,频率峰-峰(p-p)起伏约为1.6MHz,相对频率起伏为4.5×10-9,满足铯原子喷泉钟的使用要求。第二部分用于抑制微波泄漏频移的DDS研制利用机械加工很难消除微波泄漏所引起的频移,本文提出了一种利用频率合成技术来抑制微波泄漏的方法。而这种频率合成装置需要频率分辨率达到μHz,变换频率相位要连续,通过比较采用直接数字式频率合成器DDS能达到要求。由于商品DDS芯片频率变换存在时延,并且时延不固定,无法实现我们在原子钟里所要求两次切换频率后具有相位不变性。本文设计了基于FPGA的具有相位不变性的DDS,给出了这种DDS设计和仿真,研制出的DDS装置应用于喷泉钟上,从实验结果来看,微波泄漏频移被抑制的同时,切换DDS输出频率引入的频移远小于2×10-16。第三部分基于FPGA的秒脉冲发生装置的研制研制了一种用于原子钟标准秒脉冲发生装置,重点介绍了秒脉冲发生装置基于FPGA的实现原理和仿真,然后阐述了秒脉冲发生装置的硬件设计。