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由于半导体激光器(LD)具有低电压驱动,直接调制,移动方便等优点,因而得到广泛的应用。然而,半导体激光器具有非常高的功率密度和量子效率,对于驱动电流和工作温度非常敏感,细小的波动就会对输出光强和仪器参数产生很大的变化,甚至直接危及仪器的安全使用。因此在实际应用中,对半导体激光器的电流控制和温度控制要求非常高。为了进一步提高半导体激光器的工作性能和易操作性,本文在前期工作的基础上对半导体激光器的硬件电路和控制算法进行了优化,主要有以下几个方面：系统选用TI公司的开发板SEED-DEC2812作为控制的核心,针对热电致冷器(TEC)的驱动特性,设计了一种采用PWM推挽式驱动的LD温控电路,该电路解决了PWM驱动电路的直通和线性驱动的低效问题；同时设计了该驱动电路的线性化程序,使温控精度有所提高；为了减小LD驱动和温控模块间的影响,设计了隔离保护电路,使LD系统的稳定性能大幅提升；通过对热电制冷器的研究,分析LD组件的传热特性,据此设计相关的方法,提高LD温控系统工作效率；通过研究半导体激光系统的能量平衡关系、物料平衡关系、动量平衡关系、化学反应规律和电子原理等特性,从机理上建立LD系统的耦合数学模型；通过施加不同的输入信号,研究LD系统的输出响应信号与输入激励信号之间的关系,计算出系统的一、二阶实验耦合数学模型；研究对角线矩阵解耦、单位矩阵解耦和前馈解耦等解耦控制方法,利用Simulink软件建立LD系统的解耦模型以进行仿真和分析,并设计了控制程序；对各种解耦控制算法和普通PID算法的温度和光功率响应曲线进行对比,分析各种解耦控制方法的优缺点。实验结果表明：在常温下,系统成功将输出光功率的波动于25秒内控制在±0.01W,温度在80秒内稳定在±0.1℃以内,具有精度高、超调小和适应性强等优势。同时通过软件对各种解耦控制算法进行仿真,证实解耦控制方法能改善系统的性能。文章最后部分探讨了当前存在的问题和改进的方向。