利用射线法和平均载流子分布近似[1，2]，从理论上预言了用阈值以下半导体激光器的端面输出谱来确定自发辐射谱的可能性。在此基础上，通过实验测得的阈值以下半导体激光器的端面输出谱确定了自发辐射谱，并且对自发辐射谱和增益谱进行了比较和分析。

本文提出了一种从半导体激光器中发生和检测相位共轭光的新方法,并用1.3μm分布反馈半导体激光器作了实验验证。本方法不仅可以用来发生相位共轭光,还可以用来研究振荡运转中的激光激活介质的非线性光学特性。

引入附加损耗参数以反映短耦合腔的影响并利用修正约多模速率方程对短耦合腔半导体激光器单纵模工作机理和特性进行了研究,结果表明:在半导体激光二极管表面镀增透膜将使单模特性得到很大改善.实验验证了理论分析.设计研制的新型器件在连续和150MHz调制工作条件下,稳定单模输出的边模抑制比达到35～40dB.

高光束质量、高功率的光纤耦合半导体激光器在工业加工领域具有广泛的应用需求。本文采用微光学元件光束变换系统（BTS）对19个发光单元的标准cm-bar半导体激光器阵列进行光束变换，提高阵列慢轴方向的光束质量；设计了紧凑型空间合束模块结构，实现了两个方向光束质量均衡的空间合束；利用4个模块经过偏振合束、波长合束后，耦合入芯径为 400 μm，数值孔径为0.22 的光纤，光纤耦合输出最高功率达1070 W，耦合效率为96.3%，电光转换效率为43%，在最高功率下连续工作1 h，功率不稳定度小于1%。

研究了大功率底发射垂直腔面发射激光器（VCSEL）单管器件光束质量，分析了电流、出光孔径、衬底厚度等因素对M2因子、远场发散角、近场及远场光强分布等的影响。使用有限元的方法对不同电极及不同氧化孔径时有源区中电流密度的分布进行了计算，为了获得高功率、高光束质量的VCSEL器件，选择氧化孔径为650 μm以及P面电极直径为580 μm，在对电流进行有效限制的同时实现了有源区中电流密度的均匀分布，从而抑制远场光斑中边模的产生，改善了光束质量。

本文在理论上研究了由于外部光反馈引起的半导体激光器的相位噪声.理论分析是通过引入一个反馈耦合率K和线性化速率方程,导出了半导体激光器相位噪声功率谱密度的表达式.这表明相位噪声功率谱密度随外腔长度而周期性地漂移,且功率谱密度的峰值随外部反馈耦合率而发生很大的变化.

为了对宽可调谐微环耦合半导体激光器进行理论研究，提出了一种新型半导体激光器动态理论模型对其动态特性进行仿真分析。激光器的有源区采用传统的时域行波法进行模拟,由于调谐带宽大于40 nm，需要考虑增益谱线型，而无源区则先利用频域模型计算其频谱特性，再利用有限冲击响应数字滤波器转化到时域与有源区进行连接。通过仿真分析得出，微环的耦合系数对激光器的大信号调制具有十分重要的影响。低耦合系数可以获得极窄的线宽但是激光器大信号直接调制能力也会随之急剧劣化。仿真结果还显示出该类型激光器可以进行高速大范围波长调谐。

半导体激光器光束由于其波导结构，出射光束发散角很大，属于非傍轴光束，使得用傍轴理论处理精度不高。为了精确地描述光场分布，需用更精确的非傍轴矢量理论进行分析。针对半导体激光器光束传输特性，运用光波矢量传播理论进行分析，由半导体激光器出射面光场给定边界条件，并运用瑞利矢量衍射积分公式，可以得到光场的半空间表示式，进而用稳相法进行计算，得到半导体激光器的远场矢量表示式。分析结果表明，在非傍轴区，光场传输方向分量不能忽略，矢量理论分析更为精确。

报道了基于半导体纳秒调制技术的百瓦级、线性偏振掺铥光纤激光器。该激光器采用调制半导体激光器作为种子源，脉冲宽度为20 ns，重复频率在200 kHz~1 MHz范围内连续可调。当重复频率为200 kHz时，经主功率振荡放大器(MOPA)得到100 W 平均功率输出。最高输出功率时，由于存在增益整形机制，脉冲宽度由20 ns 降低为6 ns。相应的峰值功率达到83 kW，单脉冲能量为0.5 mJ，最高输出功率下系统输出偏振消光比达到17 dB。据本文所知，这是首次报道基于半导体调制技术的百瓦级、纳秒脉宽、线偏振的掺铥光纤激光器。

使用zemax设计非球面光学透镜，对激光进行准直，并且实现均匀照射。