量子级联激光器是种全新的器件,它是单极性导带器件,发射波长在中红外区域。随着量子级联激光器技术的发展特别是中红外的量子级联激光器的制备在社会生活中发挥得作用越来越重要,本工作围绕工作于中远红外波段的量子级联激光器这一主题,以对量子级联激光器的理论研究为切人点,开展了对量子级联激光器材料、器件及其表征和物理分析的研究。回顾了量子级联激光器的发展历程,着重比较了量子级联激光器与其它半导体激光器的不同。介绍了生长量子级联激光器目前所应用的技术——分子束外延法(MBE)。简单的分析了量子级联激光器相关的理论,介绍了几个简单的理论,通过对波函数做泰勒展开,提出了计算偏压下耦合非对称多量子阱中电子子能级位置和波函数的方法,该方法能被有效地用来计算量子级联激光器有源区中的子能级、波函数和注人区中的微带、微禁带位置及形状。设计了一种中红外的量子级联激光器,并对其进行了计算机模拟,从而对其性能进行理论上的计算,估算出此激光器的激射波长等一些列的参数。采用有限元方法,基于实际器件重点分析了InGaAs/AlAsSb量子级联激光器在目前常用的几种封装方法下的稳态和瞬态热特性。通过引入热时间常数来定量分析激光器瞬态工作条件下的散热效率,并且对比分析了各种封装方法的优劣和散热特点。此外还分析了结构因子以及材料的改变、温度的变化对于激光器性能的影响。