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光学微腔通过循环谐振将光限制在谐振腔内，具有很高的品质因子和很小的模式体积。基于光学微腔的激光器具有尺寸小，低功耗和低阈值等优点，并且易于与其他光学器件集成，能够为光互连系统提供良好的光源。本论文主要研究波导耦合输出的单模微腔激光器和混合Ⅲ-Ⅴ/Si激光器的模式特性，相关研究内容如下: 采用2D有限时域差分方法(Finite Difference Time Domain，FDTD)方法分析了边中点处和顶点处的输出波导对正方形微腔的模式选择作用，并研究了器件变形对模式特性的影响。结果表明，通过选取合适的波导宽度，可以获得模式间距两倍甚至四倍于纵模间隔的高Q对称或反对称模式间距，有利于实现不跳模的单模激射。在此基础上，我们采用半导体平面工艺制备了AlGaInAs/InP多量子阱正方形微腔激光器。对于边长为17.8μm的正方形微腔激光器，当边中间或顶点处连接一1.4μm宽的输出波导时，均实现了不跳模的单模激射。通过调节注入电流，分别获得了9.26和8.83nm的波长连续调节范围。 采用2D FDTD和光线传输法研究了长边中点处连输出波导的矩形微腔的模式特性，并分析了长宽比和输出波导对该谐振腔的模式特性的影响。对于固定面积的矩形谐振腔，通过选取合适的长宽比和输出波导宽度，能够提高模式Q值并增大不同模式间的Q值差，有利于制备单模可调谐激光器。 采用3D FDTD方法研究了金属限制的混合Ⅲ-Ⅴ/Si FP腔激光器的模式特性，结果表明，金属限制大幅度提高了混合FP腔的模式Q值。我们在实验上制作了基于二苯并环丁烯树脂(bisbenzocyclobutene，BCB)键合技术的混合AlGaInAs/InP/Si FP腔激光器，通过缩短腔长实现了单模激射。长150μm，宽6μm的器件，在连续电注入下的边模抑制比达到22dB。基于该模拟和实验结果，我们提出了一种优化的混合FP腔结构。相对于原有的结构，该优化的结构能够提高基模的Q值，并有效地抑制FP腔中的高阶模式。进一步，我们研究了两种基于slot结构的单模混合FP腔激光器方案，并对其模式选择作用进行了分析。 提出了一种定向输出的金属限制混合Ⅲ-Ⅴ/Si纳腔激光器，并采用3D FDTD方法对其模式特性进行了研究。通过选择合适的平面和纵向结构参数，能够同时获得高品质因子和高耦合输出效率。