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半导体激光器以其体积小，重量轻，单色性好，效率高等特点在国防军事、工业测量（如红外气体检测）、卫星通信和医学等领域得到了广泛的应用。由于半导体激光器发射波长和强度受温度影响很大，如半导体激光器的发光波长随温度的变化通常为0.2-0.3nm/℃，同时，温度过高容易损坏激光器。为此，为了提高半导体激光器辐射波长和发光强度的稳定性，需要精确控制半导体激光器的温度。根据激光器正常工作时对控温精度、温度过冲以及稳定时间等性能指标的要求，通过实验发现，传统PID(Proportional-Integral-Derivative，比例-积分-微分)控制算法已经不能满足要求。因此，采用TMS320LF2407数字信号处理器为核心控制芯片，本论文研究设计了基于模糊自适应PID算法的激光器主动温度控制系统。首先，设计了激光器温控系统的硬件电路，包括温度采集、控制与监测三部分。温度采集部分主要为由封装在激光器内部的10K的热敏电阻和外加的精密电阻组成的电桥和16位高精度串行A/D转换器LTC1864组成。温度控制部分主要包括DSP控制器TMS320LF2407及其外围电路、D/A转换器LTC1655、以及具有双向电流控制功能的高度集成和易于操作的热电制冷器驱动模块MAX1968。温度监测部分主要通过MAX232串行通信芯片将采集到的温度值送给计算机，以此来监测激光器内部的温度变化过程，最终完成了温控系统硬件电路的设计。其次，为了从理论上验证模糊自适应PID算法的可行性，首先，利用Matlab软件对模糊自适应PID算法进行了仿真。其次，对激光器内部温度热平衡系统建立数学模型，根据理论分析计算和对实验数据，我们得到了系统的一阶纯滞后模型及其参数。接着，应用Matlab软件中的Simulink组件建立激光器温控系统的PID算法模型和模糊自适应PID算法模型，并对传统PID模型与模糊自适应PID模型进行仿真对比，从理论上证明了模糊自适应PID算法在设计过程上的可行性。通过对比分析可知，模糊自适应PID算法模型比传统的PID算法模型在控制温度过冲、控温精度以及达到稳定所需的时间等方面，都具有一定优势。最后，分别将以PID算法和以模糊自适应PID算法为核心的主程序先后烧录到DSP控制芯片内，开展了激光器的控温实验，二者的实验测量结果均分别与Simulink的仿真结果相符。我们重点测试了基于模糊PID算法的激光器温控系统的性能。其测量指标为：可设定温度范围10～60℃，控温精度为±0.05℃，稳定时间小于70s。另外，实验结果显示，与传统的PID算法相比，当外部环境温度变化时，模糊自适应PID算法能自整定PID参数、温度过冲更小且上升过程更平滑。因此，基于DSP和模糊自适应PID算法的激光器温度控制系统可满足红外气体检测等实际应用需要。