半导体激光器的输出性能直接决定了光纤电流互感器的测量精度和长期运行稳定性。为提高光纤电流互感器的测量精度与稳定性, 设计了一种高精度半导体激光器数字驱动电路。以STM32微控制器为控制核心, 利用高精度电流源芯片ADN8810实现驱动电流的精密控制, 同时采用集成温控芯片MAX1978通过控制半导体制冷片的工作电流实现对激光器温度的精确控制。经实验测试, 其输出电流稳定度为0.028%, 温度控制稳定度为0.18%, 激光器输出光功率稳定度达到0.06%, 输出波长稳定度为0.05pm。该设计能够满足光纤电流互感器对光源输出性能的要求。

窄线宽半导体激光器日益广泛的应用对其驱动和温控电路提出了更高的要求。为获得窄线宽、稳定功率并实时可调的激光输出, 利用ATLWS200MA103驱动模块和TECA1系列温控模块搭建半导体激光器的驱动和温控电路, 对激光器输出的各项性能指标进行测试, 验证了在该驱动下, 激光器线宽可达到5kHz, 光功率稳定性达到0.1%。并利用波导谐振腔进行扫频实验, 得出驱动电流变化量与激光器中心频率变化量之间的关系表达式。

为了解决布里渊光纤传感系统中半导体激光器光源输出功率和波长易受驱动电流和温度影响的问题, 设计了一种高精度恒流驱动和温控电路。该电路利用深度负反馈积分电路对激光器驱动电流进行精密的恒流控制, 同时采用集成温度控制芯片MAX1978控制半导体制冷片的工作电流, 实现对激光器工作温度的精确控制。结果表明, 本设计实现了驱动电流0mA～100mA可调, 电流控制最大相对误差为0.06%, 电流稳定度为0.02%, 温度控制最大误差为0.03℃, 在温控的条件下, 光功率稳定性达到0.5%, 最大漂移量为0.005dBm。该设计实现了对电流和温度的有效控制, 保证了输出光的稳定性。

在介绍了640×512 InGaAs探测器工作原理的基础上，详细分析了InGaAs探测器驱动电路的组成原理、设计方法，重点是偏置电压电路、脉冲电压与控制信号驱动电路、探测器工作温度检测及控制电路的设计等关键技术。采用模拟PI温控电路保证了探测器内部制冷器在温控过程中对探测器无干扰，并能使探测器稳定地工作在合适的温度点，这样有利于提高仪器的信噪比。试验结果表明：该驱动电路满足系统要求，能用于工作温度比较宽的场合，并具有体积小、实用性好、可靠性高等特点。

为了扩大应变测量的范围，提出了使用两个分布反馈式(DFB)激光器作为光时域反射光纤光栅(OTDR-FBG)传感系统的光源的方法，并设计了相应的纳秒脉冲驱动电路和温控电路，得到两个激光器的驱动脉冲宽度分别为3.10 ns和3.18 ns，脉冲幅值分别为4.40 V和4.08 V，温度控制电路精度达到±0.04 ℃。经测试得到的纳秒脉冲和温控精度满足OTDR-FBG传感系统的要求。

针对光源与温控电路匹配问题，开展了光源组件特性的理论和试验研究，分析了影响两者匹配的原因及解决办法。研究结果表明：光源内部组件——半导体制冷器等效内阻RTEC、温控电流ITEC、TEC制冷/加热效率ε和热敏电阻温度系数β，是影响光源与温控电路匹配的主要因素；光源内部各组件特性受自身特性、工艺、散热条件和环境温度等多种因素影响，导致光源与温控电路的匹配也受相应因素影响；当散热充分时，光源与温控电路的匹配特征可近似用RTEC、β、SLD功率PSLD和ITEC表征；在接近光源实际散热条件下进行匹配测试，可提高光源与温控电路的匹配度，减少后期不匹配几率；不同批次、不同厂家生产的光源的组件特性差异较大，重新匹配和调整温控电路参数，可大幅提高光源利用率。