双区共腔半导体激光器表现出许多不同于单区激光器的物理现象，如双稳态、锁模等，研究双区共腔结构半导体激光器的性质具有非常重要的科研意义和应用价值。　　本文就是基于双区共腔结构半导体激光器，分别研究了其双稳态特性，频率调制特性及噪声特性三个方面的内容，其主要工作概括如下:　　1、为了实验上的需要，制备了双区共腔结构半导体激光器。首先设计了半导体激光器的外延结构，并利用MOCVD生长出外延晶片。利用Ledit软件设计激光器的光刻版版图，利用CAD软件设计了激光器的镀膜夹具，并对激光器的工艺流程进行详细的介绍。利用离子注入手段，得到激光器两区之间大于7千欧姆的隔离电阻，通过多轮实验研究，设计不同腔长的激光器芯片，不但优化了器件的结构，还优化和规范了双区激光器制作的工艺。最终制成的激光器其中心波长为1323nm左右，镀膜后的最大功率达到30mW，利用功率电流曲线的阈值电流和斜率值，拟合曲线得到了激光器的内部损耗为2.99cm-1，内量子效率为50.44％。　　2、在传统的双区注入模型的基础上，重新定义了吸收区的载流予寿命这个参数，认为其与增益区的载流子寿命不同，其大小与吸收区偏压相关，从而得到修正的载流子速率方程模型。首先利用此模型模拟了激光器在阈值附近的自脉冲现象和双稳态现象，计算结果表明，吸收区的高负偏置态（负电流或者负偏压）和吸收区短的载流子逃逸时间能使激光器获得更好的双稳态特性，理论计算得到最大的开关比为107∶1，回滞曲线环宽7mA。然后在实验上对理论进行了验证，实验发现，当可饱和吸收区上的负偏压增大时，激光器的功率电流曲线有更明显的双稳态现象，当偏压加至-3V时，回滞曲线环宽度增加至13.5mA，开关比达到21∶1。最后测试了激光器吸收区的电压电流曲线，在高负偏置时，电压电流曲线有负微分电阻现象，此现象解释了双稳态产生的原因，也说明了在吸收区外加电场的重要性。　　3、对载流子速率方程进行微分计算，得到了双区共腔激光器的强度调制和频率调制的小信号响应表达式。先分别模拟了双区共腔激光器长区进行调制和短区进行调制的响应曲线，计算结果表明，不管是长区被调制还是短区被调制，随着调制电流的增加，激光器的3dB带宽也会随着增加，最大的带宽甚至大于15GHz，激光器的频率啁啾曲线的滚落位置也向高频方向移动，这预示着更多的平坦调制区间啁啾变化量也变小。然后为了得到更宽带宽和更小的啁啾，提出了双区同时进行调制的模型，考虑了两区调制信号的幅度比和相位差对频率-电流调制指数之比的影响，通过模拟计算发现，若想实现双区调制时，某一频率范围内的最小的频率-电流调制指数之比，需要设定特定的两区调制信号的幅度比和相位差才能达到要求。最后用实验验证了理论计算的部分理论，在不管对双区共腔激光器长区进行调制和短区进行调制，都得到了大于10GHz的调制带宽，并说明了在低温下或者更长的调制区时，激光器会有更宽的调制带宽。　　4、考虑到半导体激光器快速的载流子动力学特性，在一般激光器孤子微扰模型和光纤激光器注入锁定模型的基础上，通过对载流子数目方程进行微分，得到被动锁模半导体激光器注入锁定模型，这个模型中包含了五个正交垂直的扰动项，分别是:能量、载流子相位、频率、时序变化及载流子数目。通过线性化分析，得到了五个方程组，分析了相位、频率、时序变化三个参数的锁定范围，利用线性的随机分布分析，化简了注入信号在稳态附近的0阶及1阶投影项，并进行傅里叶变换，得到了注入锁定下被动锁模半导体激光器的时序抖动噪声谱密度表达式。计算结果表明，自由运转的被动锁模激光器的噪声在小于30MHz时，其主要由频率扰动决定，在大予30MHz时，其主要受载流子噪声源的影响。而注入锁定范围仅与主从被动锁模激光器的稳态相位差及注入耦合系数有关，随着注入耦合系数的增大，时序抖动噪声谱密度增加，在耦合系数为8×10-3ps-1时，噪音谱密度在100kHz时相比自由运转时降低了90dB，但噪声谱密度对稳态相位差并不敏感，在不同的稳态相位差值时，噪声谱密度变化小于10dB，这说明在实际实验操作时，可以使主从激光器工作在任意的相位差，同时也模拟了线宽增强因子对时序抖动噪声谱的影响，计算结果表明具有低线宽增强因子的量子点材料激光器会有更好的噪声特性。最后还计算出了100KHz到10GHz的频率范围内，不同的注入耦合系数和稳态相位差值下的脉冲到时钟的均方根时序抖动噪声，计算的最小定时抖动值为13.9fs，相对于无注入时的3.83ps，被注入激光器的噪声明显的下降了好几个数量级，因此脉冲注入锁定机制能有效降低被动锁模半导体激光器的噪声。