超短脉冲激光器因为其具有脉冲宽度小、重复频率高、光谱带宽宽、峰值功率高等特点，被广泛应用于科研、工业、通讯、医学等领域，并深深地影响和改变着人类社会。其相关研究一直备受关注，而锁模是实现超短脉冲激光输出的有效方式。半导体锁模激光器因为其具有体积小、重量轻、效率高、价格便宜等一系列优点而成为超短脉冲源的研究热点。　　随着对激光技术的深入研究，人们也在追求更多激光波长，锁模激光脉冲的应用与激光的波长等特性密切相关。本论文主要对近红外波段760 nm和1060 nm两个波段进行研究。760nm波段半导体锁模激光器在多光子生物成像具有重要作用。因为这个波段特别适用于像角蛋白和弹性蛋白等关键内生荧光团的激发，并且可以导致胶原蛋白高效的二次谐波发生。所以，760nm是能够实现皮肤和肌肉组织多光子成像的重要波段，对临床应用具有重要意义;1060 nm波段增益介质能够支持大功率半导体激光直接泵浦，因此，可以实现结构紧凑，价格相对低廉的高功率超短脉冲激光输出。并且大功率超短脉冲激光源在非线性生物成像等方面也具有广泛应用，如双光子荧光成像等;为了进一步缩短脉冲宽度，提升半导体锁模激光器的宽光谱特性，对宽谱光源的研究也具有重要意义。所以本论文主要对760 nm和1060 nm半导体锁模激光器进行了详细的分析设计与研究。为了满足锁模激光器对宽带宽的要求，还对1060nm半导体晶闸管宽谱激光器做了探索研究。具体的工作与创新点如下:　　1.研究制作了766 nm波长的半导体锁模激光器，包括腔长1.8 mm和腔长1.5 mm两种类型器件，可实现脉冲宽度为4 ps，重复频率为19.4 GHz和23.2 GHz。然后分别对增益电流和饱和吸收(Saturable Absorber, SA)区反向偏压对锁模特性的影响进行了详细探讨研究。　　2.利用AlGaAs量子阱结构制作了波长为752nm的半导体锁模激光器，其重复频率为19.37 GHz，随着吸收恢复时间的变化，实现了脉冲宽度为3.5 ps到10.5 ps的变化范围。　　3.利用隧道级联设计制作了大功率半导体锁模激光器，首先对隧道结和隧道级联激光器的工作特性进行了探讨分析。然后制作出了1060nm波长大功率隧道级联半导体锁模激光器，其脉冲宽度变化范围为1.05 ps到4.34 ps，重复频率为24 GHz，峰值功率变化范围为76 mW到308 mW。并分别对增益电流和SA区反向偏压对锁模特性的影响进行了详细探讨研究。　　4.首次利用PiNiN结构设计制作了1060nm波长量子阱光晶闸管，其开关电压和开关电流分别为5V和1mA，保持电压和保持电流分别为2.6 V和3.6 mA，输出功率为30 mW，阈值为80 mA。　　5.创新性设计研究了1060nm波长的半导体晶闸管宽谱激光器，也是国际上首次利用隧道结设计制作的量子阱宽谱激光器，第一次实现了InGaAs/GaAs量子阱的宽谱激光器，中心波长1060nm，脉冲激射功率50 mW，光谱宽度为38nm。　　6.国际上首次利用隧道结设计制作了1060 nm波长大功率半导体晶闸管宽谱激光器，其光谱宽度进一步拓宽到51 nm，功率可增大至790mW，功率谱密度可达15.5mW/nm，其功率谱密度高于其他现有的宽谱激光器。