半导体激光器具有体积小、重量轻、成本低、寿命长及波长可以选择等优点，特别适用于工业加工设备的制造。半导体激光器应用于对输出波长有严格要求的领域时，波长的不稳定性成为影响其正常工作的主要因素，而温度是影响输出波长的关键变量之一。因此有必要研制一套半导体激光器的恒温控制系统，以确保半导体激光器的正常工作。本文首先研究了温度对半导体激光器特性的影响，根据半导体激光器的功率选择半导体制冷器TEC的型号，设计了制冷结构及散热结构的装配体。然后基于Agilent34972A数据采集器、PT1000铂电阻温度传感器以及半导体制冷器驱动电路搭建了恒温控制系统。半导体激光器工作时的温度信号通过PT1000温度传感器及数据采集器的34901A模块被采集到仪器内部，计算机通过基于LabVIEW编写的虚拟仪器控制程序读取该温度信号，并根据采集到的温度信号值与设定目标温度值的偏差，经过积分分离型PID控制算法处理数据，通过数据采集器的34907模块输出一个可编程的电压信号。该电压信号输出给以LM317稳压芯片为核心的半导体制冷器驱动电路，实现半导体制冷器的电流控制和制冷控制。在实验室环境下，根据半导体激光器的不同工作情况进行多次验证实验。实验结果表明，本论文所开发的半导体激光器恒温控制系统可达到±0.1℃的温控精度，并可以实时显示温控曲线。