由于VCSEL具有低功耗、小体积、高调制频率和容易集成等特征，被广泛应用于磁探测领域之中。作为一种高精密的传感器，原子磁强计在测量磁场过程中由于激光器的输出不稳定导致测量精度下降。针对环境等干扰导致激光器的输出不稳定问题，设计了一种可以抵抗环境温度变化的控制器。首先，通过带DSP内核的ADAU1401A芯片与DPSD方法实现了高分辨率温度解算；然后，通过系统辨识的方式建立温控数学模型；最后，应用干扰观测器与内模控制原理设计出抗扰动、低超调、鲁棒性的控制器。实验结果表明：在70 ℃温度下, 存在干扰的控制精度为±0.003 ℃，常温下控制精度为±0.001 5 ℃，为激光器稳定输出与高精度磁场测量奠定了基础。