可调谐分布反馈半导体激光器具有体积小、质量轻、便于携带、易集成、波长可调谐等优点,在量子通信,大数据网络,生物医疗,生物探测,激光国防等领域都作为核心光源使用。在传统的法布里-珀罗腔的半导体激光器结构基础上,引入光栅结构来形成周期性的微扰,导致对半导体激光器内部进行折射率或者增益的调制,实现输出光的模式调制。折射率和增益调制对应了折射率耦合型以及增益耦合型分布反馈（DFB）半导体激光器。折射率耦合型分布反馈半导体激光器经常需要引入相移光栅结构,并且其制备过程需要引入二次外延技术,制备器件的成本较高,且由于其结构属性,很难在激光器单管实现较宽的调谐范围。传统增益耦合型分布反馈半导体激光器通过引入周期性吸收,实现单纵模激射,但是依然依赖微纳光栅制备技术和二次外延技术,同时由于周期性吸收材料的引入,降低了器件功率和电光转换效率等重要性能参数,因而没有商用价值。本文采用I-line光刻技术,首次成功制备了激射波长在780纳米（nm）波段和905 nm波段的基于表面沟槽结构的可调谐DFB半导体激光器,实现了超宽调谐范围和单模激射,并且制作工艺相对简单,无需引入二次外延技术,能够实现大批量生产,具有极强的市场应用潜力。具体的研究内容和成果如下:（1）对半导体激光器的理论进行了阐述,用传输矩阵理论对表面隔离沟槽来实现单纵模分布反馈半导体激光器的光波导机构进行建立模型和分析,并且得出的结论对本文分布反馈半导体激光器的耦合光波导的设计进行理论支撑。（2）创新性设计并制备了激射腔长为1毫米（mm）、峰值波长在780 nm左右的基于表面隔离沟槽结构的可调谐DFB半导体激光器,器件的两侧解理面分别蒸镀了透射率为95%和5%的高透膜和高反膜,该结构的可调谐DFB半导体激光器能够实现稳定的单模激射现象和宽带可调谐现象,在室温工作状态下,当注入电流450毫安（mA）的时候,激光器的输出功率达148.2毫瓦（mW）,斜率效率0.28 mA/mW,边模抑制比最高可达36.25分贝（d B）,注入电流在90 mA至400 mA之间、工作温度在10℃至45℃的区间,调谐范围从775 nm到792.5nm,可达17.5 nm。（3）创新性设计并制备了腔长为1 mm、激射波长在905 nm附近的基于表面沟槽结构的可调谐分布反馈半导体激光器,激射阈值在100 mA附近,在室温工作状态下,未镀膜的DFB半导体激光器的单边输出功率可达145.3 mW,斜率效率0.28 mA/mW转化效率可达27%以上,未镀膜的分布反馈半导体激光器边模抑制比最高可达37 d B,激光器的3 d B线宽在23 pm左右。随着温度和电流的增大,激射波长漂移现象均匀,在15℃到25℃的温度区间内,调谐范围从从899.9nm到907.6 nm。（4）设计并制备了激射波长在905 nm附近、基于表面沟槽结构的可调谐DFB半导体激光列阵。单片集成了4个信道的表面沟槽结构的可调谐DFB半导体激光器,且腔长均为1 mm,各信道表面隔离沟槽结构不同,激射波长不同,未镀膜单信道DFB半导体激光器功率均在100 mW左右,且峰值波长红移现象稳定。边模抑制比最高可达44.25 d B。在10℃至45℃的温度区间内,阵列整体在注入电流在130 mA至400 mA之间的工作情况下,波长调谐范围可达48 nm。本文提及的可调谐DFB半导体激光器的光刻工艺均是采用I-line光刻技术和相关制备,制备工艺相对简单,制备时的工艺容差空间大,实验结果能够进行重现,工艺可控制性强,能够实现批量生产。本文设计和制备的可调谐DFB半导体激光器的性能参数指标能够满足工业应用需求,成本较为低廉、生产周期较短,在原子钟、激光雷达、光集成、空间光通信、光谱检测等领域具有了巨大的商业价值和应用前景。