温度对半导体激光器(LD)的工作特性有着极其重要的影响,半导体激光器的输出功率和输出光的中心波长会随着温度的变化而发生变化,激光器的工作寿命也与温度有关,因此要严格控制半导体激光器的温度,保证激光器良好的工作特性。本文设计了一种用于大功率半导体激光器阵列的全数字温度控制系统,该温控系统具有硬件电路简单、集成度高,响应速度快,控制精度高,控制温度范围大等特点。设计的数字温控系统利用半导体制冷器(TEC)对半导体激光器进行温度控制,采用具有高速数据处理能力的DSP控制器(指令周期最短为33ns)来实现对整个系统的实时控制,选用数字温度传感器DS18B20测量温度,控制数字电位器X9111用于调节电源模块的输出电压的大小,从而改变半导体制冷器的制冷量达到温度控制的目的。为了提高温控系统的准确性和稳定性,进行了数字PID控制器的设计,通过MATLAB仿真实验整定PID控制参数,并在温控系统的软件设计中实现了PID控制算法的程序化,同时完成了DSP与外部器件的接口程序设计,保证了该控制系统的数字信号通信。设计的温控系统可以提供高达50W的制冷功率,适用于大功率半导体激光器的温度控制。对研制的数字温度控制系统进行温度控制实验研究,其开环和闭环控制特性符合预期的控制效果。半导体激光器全数字温控系统的设计研究为实现全固化激光器的温度控制奠定了工程化的基础,具有较高的实用价值。