本实用新型提供一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置，包括沿激光出射方向设置的激光器、液晶相位延迟器、线偏振片、二分之一波片和偏振分光镜，通过偏振分光镜将线偏振激光分为主光束A和参考光束B，沿主光束A的光路设置扩束镜、四分之一波片、碱金属原子气室和第一光电探测器，沿参考光束B的光路设置光学衰减片和第二光电探测器，两个光电探测器和液晶相位延迟器的驱动电源均与数据处理服务器连接。所述装置通过比对两个光电探测器分别采集的目标光功率信号和参考光功率信号，对应调整液晶相位延迟器的驱动电压，激光功率的周期性变化导致碱金属原子自旋极化率同步发生周期性变化。本装置结构紧凑、适用范围广且调控精确度高。