针对混沌半导体激光器输出波长和功率的稳定性问题，设计了一套面向混沌半导体激光器的高稳定控制系统。利用深度负反馈电路实现对激光器驱动电流的高稳定高精度恒流控制；采用模糊自适应比例-积分-微分算法以及H桥驱动电路设计的温度控制器实现了对激光器温度的稳定控制。结果表明，所设计的双通道电流源输出电流范围分别为0.00~40.00 mA和0.00~100.00 mA，在室温25.0 ℃环境下稳定度分别优于0.002%和0.004%，调节精度均可达0.01 mA；驱动电流为20.00 mA时，混沌半导体激光器连续工作120 min的输出光功率漂移量分别仅为0.0066 dBm和0.0072 dBm；温度控制电路的温度控制范围为18.0~40.0 ℃，激光器在25.0 ℃下工作120 min的中心波长漂移量仅为0.007 nm。该控制系统在环境温度为10.0~40.0 ℃范围内可稳定工作。

采用激光吸收光谱法可实现气体同位素丰度的探测, 由于待测气体吸收线的吸收系数会受待测气体温度的影响, 将直接影响气体同位素检测系统的精准度和稳定度, 文中设计并研制了一种高精度的多通池温度控制系统。硬件方面, 采用高精度PT1000铂电阻温度采集电路与聚酰亚胺电热膜加热装置, 构成了一个完整的闭环温度控制结构。软件方面, 采用Ziegier-Nichols工程整定方法对比例、积分、微分三个系数完成整定。针对被控对象结构复杂响应较慢引起超调量大问题, 采用积分分离比例-积分-微分控制算法, 使温度控制快速且无超调。利用该系统进行温度控制实验, 实验表明: 温度控制范围为18～42 ℃, 温度控制精度达到±0.08 ℃, 稳定时间位15 s,该系统具有精度高、响应快速、无超调的优点, 为激光气体同位素探测提供了可靠保障。

由于分布反馈式(DFB)激光器的工作温度会影响其激射波长, 降低无自旋交换弛豫(SERF)原子磁力仪的磁场测量灵敏度, 以TMS320LF2812为核心控制器, 采用数字比例-积分-微分(PID)控制技术, 设计并研制了一种高精度、高稳定性DFB激光器温度控制系统。在硬件电路设计方面, 由温度控制前向通路和温度采集后向通路组成, 构成完整的闭环温度控制结构。软件设计中, 采用Ziegler-Nichols工程整定方法, 实现对P、I 和D三个参数的整定。以中心波长为852 nm 的DFB激光器为被控对象, 利用该温度控制系统对其进行了温度控制实验。实验结果表明: 系统的有效控温范围为5～60 ℃, 控温精度为±0.02 ℃, 稳定时间为20 s。并且在长时间(220 min)测试中, DFB激光器工作温度稳定性优于7.9×10-4(RMS), 为其在SERF原子磁力仪的实用化方面提供了性能保障。

为保证分布反馈激光器在一氧化碳气体浓度检测中能满足长时间工作稳定性、输出波长随温度线性变化、温度调节快速响应等要求，设计并研制了一种分布反馈激光器温控系统。该系统采用数字信号处理器与数模转换芯片设定温度，利用热电制冷器控制芯片调节激光器温度，采用模拟比例积分微分(PID)算法完成激光器恒温控制。利用研制的温控系统，对用于红外一氧化碳气体检测、中心波长为1563.06 nm的分布反馈激光器开展了温度控制实验。结果表明，该控制系统控制精度优于±0.02 ℃，小幅度调温时响应时间小于8 s。在所研制的温控系统的作用下，激光器长时间工作时中心波长无漂移。

工业温度控制系统的非线性、时变性和滞后性等特性常严重影响温度控制的快速性和准确性，这会给实际生产等带来巨大的危险隐患。本文将探讨对基于红外测温的窑筒体如何实现精确测温以及如何利用自适应模糊PID算法进行相应控制的情况，并通过Matlab仿真展示部分成果。结果表明，该类算法在窑筒体红外测温制冷中对于提高系统性能起到关键性作用。