半导体激光器是光电子系统的核心器件，它具有极大的研究和开发意义。无论半导体激光器应用在任何领域，总是希望它能长期稳定地工作。半导体激光器除去激光器本身的性能因素外，造成器件退化和不稳定的因素很多，如环境温度不稳定、驱动电流波动、频繁的浪涌冲击以及散热等问题。因此半导体激光器的稳恒控制显得极为重要。激光二极管的输出波长是可以调节，它的输出波长可以覆盖一个很广的范围，从蓝光到远红外光，而且激光二极管可以输出集中的单模光，因此，半导体激光二极管是高分辨率的原子光谱的理想光源。但在原子光谱应用中，通常遇到的问题是由于半导体激光二极管的输出波长对其自身的工作温度和注入电流的变化非常敏感，导致激光二极管的输出波长不稳定，造成系统输出原子光谱谱线不稳定。本论文就是基于这点，通过对激光二极管的温度和电流进行恒定控制，使激光二极管的输出波长稳定和在小范围内连续可调，加速激光二极管在原子光谱领域的应用，提高激光二极管在原子光谱应用的可靠行、稳定性。本文巧妙地设计内外两层的物理隔热系统，结合两级工作温度控制电路，保证半导体激光二极管不会因为外界环境温度的变化而出现较大的温度波动。而且可以有效地减小半导体激光二极管自身产生的热量。温度控制电路能够在一定范围内任意设定半导体激光二极管的工作温度点。采用半导体制冷器TEC以及PWM控制芯片、PID补偿网络、灵敏的半导体热敏电阻，研制了一种适用于在实验室条件下进行实验研究与再开发的恒温控制系统，分析了控制电路的设计，包括电路参数计算、电路结构设计和温控系统集成等。研制的温控系统的温度稳定度达到0.005℃。本文中的精密注入电流控制电路具有较高的电流稳定度，能够提供一定范围内连续可谓的工作电流和接近从零开始起调的精密可调性。采用高精度基准电压设置注入电流工作点，并与半导体激光二极管的注入电流回路上的取样反馈电压相比较，来实现注入电流的稳定。此外，通过设计电源滤波、稳压、慢启动与保护电路来消除浪涌电流冲击，确保半导体激光二极管安全工作。