温度特性是半导体激光器的主要特性，不但阀值电流和输出光功率受到工作温度的制约，而且温度变化还会影响到激光器的激射波长及其模式特性，一般随着有源区温度的升高将出现波长漂移，并伴随着跳模等现象.这就要求为激光器提供一个稳定而且能够精确整定的温度环境. 本文在分析了温度控制特点的基础上，针对半导体制冷原理，设计并研制了半导体激光器温度控制仪，具有控制精度高、控制温度范围大、制冷响应速度快等优点. 文中分析设计系统的第一步就是建立描述系统的数学模型，由于分析目的和分析方法的不同，所以建立起的数学模型也不尽相同.本文用一种全新的数学模型来对系统进行描述.由系统的输入-输出描述法着手进而介绍线性定常连续系统的状态空间描述，详细阐述了系统可控规范型和可观规范性的实现. 本文设计了一种新型的采样电路，对传感器采样信号中存在的非线性误差，采用硬件电路和软件补偿相结合的方法进行了研究.文中详述了将恒流源桥式电路和最小二乘曲线拟合相结合的方法应用于传感器非线性校正，较好地实现了高精度温度数值的测量. 针对用半导体制冷器(TEC)作为温度控制的执行器件进行恒温控制.恒温控制方法很多，本文对PID控制单元分别进行理论分析比较，最后确定了采用了比例变积分不完全微分的半导体激光器恒温控制单元的执行方案. 本文设计了一种改进型的脉宽调制电路，其采用了数字和模拟电路相结合的办法，通过改变输出电压的脉冲宽度和幅值，对BTL驱动电路的方向和大小分别控制，就可以在输出端得到不同的输出功率.这样就可以控制半导体制冷器(TEC)的输出功率，进行温度的粗调和微调，粗调使TEC快速升温或降温，微调使系统最终达到动态稳定. 本文设计的温度控制仪除了可以为半导体激光器提供测试环境温度外，还可以应用在许多要求恒温或温度可调的场合，具有广阔的应用前景.