可调谐半导体激光器是可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）系统的重要器件之一，激光器输出波长的稳定性直接决定系统测量的准确性和稳定性，而注入电流和工作温度是激光器输出波长的主要控制因素。设计了激光器驱动控制电路，并利用PID控制实现激光器工作温度的恒温控制，不仅能提供高精度低噪声的注入电流，而且对激光器有完备的安全保护功能。首先对注入电流和温度控制进行了短期测试分析，随后将设计的电路应用于中心波长为1512 nm的激光器，开展了测试分析，对激光器的温度、电流调谐特性进行研究，并对激光器输出波长的稳定性进行了短期和长期测试。结果发现激光器输出波长的标准偏差为0.0002，满足TDLAS系统对激光器恒流恒温控制的要求，表明该驱动控制电路实现了对半导体激光器的高精度驱动控制。

对于高灵敏原子磁力计极弱磁测量，激光温度的精确稳定控制是一项必不可少的工作。激光温度不稳定会导致激光波长波动和漂移，从而降低原子磁力计的灵敏度。为了降低激光器温度波动对原子磁力计的影响，本文设计并实现了一个基于ADN8834温度控制芯片的高精度DBR激光器自动温度控制系统。首先，基于ADN8834和高精度模/数转换芯片LTC2377设计了温度反馈电路，成功采集到了与温度对应的模拟电压信号并将其转换为数字信号送入FPGA。然后，在FPGA中实现了增量式数字PID算法，自动计算温度控制信号。最后，设计了数/模转换电路将该温度控制信号转换为模拟信号传递给ADN8834，ADN8834输出加热或冷却信号来控制半导体热电制冷器，从而实现闭环温度自动控制。实验结果表明，当目标温度分别设定在20，25，30 ℃时，该温度自动控制系统的温度稳定性均在±0.005 ℃，测试DBR激光器输出波长稳定性范围为±2 pm。该激光器自动温度控制系统温度稳定性高，且操作方便，设计灵活，基本满足原子磁力计系统对激光温度控制器的要求。

针对待测晶粒大的情况，为解决晶粒双面检测时双面之间产生光程差导致的的成像清晰度问题，提出了一种基于偏振分光成像法的半导体制冷器件晶粒相邻双面同时成像缺陷检测的装置。利用偏振分光器与直角转像棱镜对采用偏振分束器与偏振相机的晶粒天面和侧面同时等光程共焦成像检测装置进行了光学设计，完成了晶粒相邻双面同时等光程偏振成像缺陷检测的实验验证。结果表明，该偏振分光成像检测技术可以实现晶粒相邻面的同时缺陷检测，并能很好地满足相邻面等光程成像缺陷检测的性能要求。当晶粒相邻面等光程共焦时，检测分辨率可达到110 lp/mm以上，而当晶粒相邻面离焦（准共焦）仅±0.20 mm时，分辨率则降至45 lp/mm以下。本检测装置具有双面成像清晰度好、成像光路共焦调整方便、检测装置结构简单可靠，以及提高的缺陷检测性能等优点。

温度对分布式反馈(DFB)激光器的性能指标和工作寿命有着重要影响。针对宽温度范围下的激光器应用，分析了激光器温控系统的研究现状及趋势，给出了温控系统的设计原理，采用线性驱动与PID闭环控制方法，应用模拟器件，研制了一种DFB激光器的模拟控温检测系统，并利用该系统对1550 nm的DFB激光器进行了试验验证。结果表明，系统在−55 ℃～70 ℃的全温度范围下，保持长时间工作（≥2 h），激光器的工作状态稳定，中心波长未出现漂移。系统的温度控制精度随着工作环境温度的范围不同而有所差异，在室温环境下可达到±0.02 ℃，在全温范围内控制精度在±0.8 ℃以内，跟踪误差小于±0.5 dB。与传统的激光器温控系统相比，本系统工作温度范围宽、控制精度高，且体积小、成本低、简单可靠，对于温度环境要求较为严苛的DFB激光器应用场景，具有重要的工程实践意义。

提出了一种半导体制冷器件晶粒相邻面同时准共焦成像检测的光学装置。选择晶粒天面成像光路中直角反射转像棱镜到玻璃载物转盘之间的距离调节来实现双面准共焦成像。设计了晶粒相邻面缺陷同时准共焦成像检测的光学系统，完成了晶粒相邻面缺陷同时准共焦成像检测的实验验证。结果表明，该检测装置可以实现晶粒相邻面缺陷同时成像检测的功能，满足晶粒相邻面缺陷成像检测的性能要求。具有提高检测速度、简化结构且提高系统可靠性等优点，可在晶粒缺陷智能检测筛选系统中获得应用。