雪崩光电二极管(APD)是激光雷达的主要接收器件,随着阵列APD的发展方向趋于小型化、模块化、集成化,阵列中APD间的互相影响越来越大,并且由于温度影响APD的工作性能,这就对APD的增益稳定性提出非常高的要求。因此,要获得稳定的增益,本文设计了一套实时温控系统,确保APD增益稳定,这是本文研究的重点。本文主要研究内容包括:(1)介绍国内外关于APD温控系统的研究,通过分析温度、光功率等因素对APD工作性能的影响,选择采用恒温控制的方法以获得稳定的增益。(2)设计基于FPGA的测温系统,使用数字温度传感器芯片TCN75A设计测温模块,并在VIVADO和SDK软件环境下创建IP核配合测温模块进行测温,对工作在不同偏压、不同频率、不同脉宽条件下的单点APD器件和面阵APD器件的温度进行检测,同时研究温度对APD器件接收信号的影响。(3)设计基于FPGA的阵列APD温控系统,结合阵列APD芯片上的测温点,设计直流电压读出电路,实时获取APD片内温度,采用半导体制冷片作为制冷装置,设计控制半导体制冷片的开关控制电路,设计APD低纹波电源,设计恒温装置。采用测温模块和片内直流电压读出电路对APD阵列的环境温度及片内温度进行采集,使用Verilog HDL语言和C语言编写FPGA控制程序,利用Zed Board开发板控制半导体制冷片对APD进行实时制冷降温。(4)设计MIO控制方式,通过实验发现MIO控制方式存在的问题,对控制方式进行了改进,设计了能根据温度变化幅度改变输出功率的PWM控制方式,并对PWM控制方式进行实验验证。