在各种非接触式测量系统中,四自由度激光测量系统因其高精度和高效率被广泛应用于机床导轨几何运动误差测量中。然而,激光光束漂移会大大降低其检测精度,带来较大的附加误差。随着机床加工精度的不断提高,对检测精度提出了更高的要求。因此,抑制光束漂移以提高测量系统的检测精度具有重要意义。为解决这一问题,本研究以实验室设计的四自由度激光测量系统为对象,主要完成以下工作:(1)结合半导体激光器的温度特性,设计了基于闭环负反馈原理的温度控制电路。采用了模拟PID控制方式,使用了电桥电路设定控温温度,选取了负温度系数热敏电阻测量LD工作温度,以设定值与测量值之差控制热电制冷器进行制冷或制热。为实现电路长时间稳定地工作,设计了报警及TEC保护电路。(2)利用半导体激光器的工作原理,设计了两种LD输出光功率稳恒控制电路。基于放大器的设计,采用了光电探测器接收光信号,使用了压控电流源驱动LD;基于功率控制器的设计,使用了精密电位器设定光功率,加入了激光失效或降级报警功能。(3)对光束漂移机理进行了分析,提出了一种利用波纹管和空气泵来稳定折射率的方法。通过理论分析和仿真,优化了波纹管内径与泵控制模式。根据实际应用环境,确定了合适的系统器件材料。(4)测试了LD线性区间,拟合了热敏电阻阻值与温度的对应关系式,进行了恒温恒功率控制系统稳定性实验。实验结果表明,5小时内系统测得的LD工作温度与设定温度差值最大为0.03℃,输出光功率稳定度为0.085%。(5)标定了四象限光电探测器输出值与位移的转换系数,在局部热源干扰的条件下,对所提方法进行了可行性验证。实验结果显示,空气折射率稳定性控制系统可将激光束稳定性提高70%以上。