利用分子束外延技术在GaAs（100）衬底上生长了1.3 μm InAs DWELL量子点激光器结构，研究了有源区Be掺杂对量子点激光器性能的影响。研究表明，对有源区进行Be掺杂可以有效降低InAs量子点激光器的阈值电流密度，提升激光器的输出功率，增加激光器的温度稳定性。研制的Be掺杂InAs量子点激光器的阈值电流降低到12 mA，相应的阈值电流密度仅为100 A/cm²，激光器的最高输出功率达到183 mW，最高工作温度达到了130 ℃。这对InAs量子点激光器器件在光通信系统中的应用具有重要意义。

宽条形半导体激光器广泛应用于激光泵浦、激光加工等领域。针对宽条型半导体激光器输出光谱宽、调谐范围小的问题，采用衍射效率分别为28%和55%的反射式衍射光栅作为反馈元件构建了宽条形970 nm波长光栅外腔半导体激光器。研究了Littrow结构激光器参数对其性能（调谐范围、功率、阈值电流、线宽）的影响。实验结果表明，通过结构优化可得到窄线宽可调谐激光输出，适当地提高温度和使用较高衍射效率的光栅可增加激光器调谐范围，并且较高衍射效率的光栅可降低激光器的阈值电流。基于S偏振入射方式的光栅外腔激光器最大可实现27.87 nm的波长调谐范围，光谱线宽压窄至0.2 nm，输出功率可达1.11 W。

基于原有Littman-Metcalf型光栅外腔半导体激光器的工作原理，设计了一种可以降低衍射损耗的外腔结构。在Littman-Metcalf结构的基础上增加一个反射镜，将闪耀光栅二次衍射产生的零级衍射光反馈回半导体激光器本征腔。推导了新结构模型外腔损耗的表达式，通过等效腔的概念对两种结构激光器的外腔损耗、阈值电流、输出线宽以及输出功率进行了仿真分析。结果表明：将二次衍射产生的零级光反馈回有源区可有效降低Littman-Metcalf结构激光器的外腔损耗，提高了系统的耦合效率，从而降低阈值电流，提高了激光器的输出功率。同时，由于提高了外腔反射效率，该外腔结构进一步压窄激光器的输出线宽。对影响低损耗Littman-Metcalf外腔激光器输出线宽以及输出功率的因素（端面反射率、内外腔长、闪耀光栅衍射效率以及反射镜反射率等）也进行了仿真分析，为后期激光器制作提高了理论指导。