本发明涉及激光稳频技术，具体是一种薄池无多普勒展宽吸收光谱稳频装置。本发明解决了现有激光稳频技术受多普勒增宽影响其激光频率稳定度提高受到限制的问题。薄池无多普勒展宽吸收光谱稳频装置包括半导体激光器、偏振分束棱镜、吸光片、光电探测器、白玻璃片、锁相放大器、单光子探测器、示波器；半导体激光器的出射端与偏振分束棱镜的入射端之间设有由激光隔离器和半波片依次串接而成的光路；偏振分束棱镜的反射出射端与白玻璃片的入射端之间设有第二全反射镜。本发明适用于研究高分辨率分子和原子光谱、激光干涉测量、冷却和俘获原子、光纤通信、频率选择光学资料存储等领域。