近年来随着光通信的不断商用化和光电技术的广泛应用,以半导体激光器为主的相干光光源得到了充分的发展。半导体激光器由于自身材料的特性,线性区间存在二次谐波及三次谐波,严重影响了光信息的传输等相关应用。通常情况下,其非线性特性主要通过速率方程或者多项式拟合的方法来进行研究,为了补偿非线性特性一般使用预失真来消除二三次谐波。本文介绍了半导体激光器的基本原理以及相关特性,设计了输入电流与输出光功率的采集系统。通过研究P-I曲线得到了半导体激光器的阈值电流,证明了其非线性的存在。为了能够减小拟合误差并滤除噪声,系统采用了提升小波,选择了小波的阈值与分解层数。使用MATLAB对数据进行了滤波处理,得到了激光器多项式方程。根据P-I双边沿特性的不同,设计了拼接法,并使用均方差及互相关证明该方法的有效性。搭建了预失真器与激光器的拟合模型,通过MATLAB仿真证明预失真能够很好的线性化激光器的P-I曲线。本文采用FPGA作为半导体激光器的调制控制单元,并且设计了FPGA内部整体结构。根据自顶向下方式将系统划分成系数计算模块、PLL模块、存储模块及调用模块四个部分。应用ModelSim仿真验证各个模块的功能,并与MATLAB中计算的数值进行了精度对比。结果表明,FPGA中计算的数据能够有效的保证小数点后四位的精度。采集添加预失真后的数据,将其与原始数据做对比,结果与仿真结果一致。