上世纪六十年代,随着第一个半导体激光器的问世以及低损耗光纤的研制成功,光通讯的时代降临。在之后短短的几十年间,半导体激光器从最简单的法布里珀罗腔发展到如今需要多次外延技术以及几十次的复杂制作工艺流程才能完成的单片集成大范围可调谐激光器。随着如今通讯系统的需求不断增加,光通讯系统对高性能半导体激光器的需求也在增加,半导体激光器的研发对系统的发展也至关重要,并且针对其他应用领域的研究也在不断进行。本文研究了应用于光网络以及其他领域的半导体激光器的新理论,结构以及制作方法。本文的一个理论研究重点是分布反馈式半导体激光器中的光子寿命计算,分布反馈式半导体激光器由于内部含有光栅结构,其谐振腔的光子寿命一般无法用简单的理论方法来估算。本文将两个相对传播的光学布洛赫波的概念引入到分布反馈式半导体激光器中,用布洛赫波理论分析了分布反馈式激光器中的光子寿命以及激光器的阈值条件。光学布洛赫波的引入不仅可以给我们一个更加清晰的物理概念来理解分布反馈式激光器的物理本质,还可以更加容易得到分布反馈式半导体激光器简单速率方程模型中必须的光子寿命参数的解析表达式,使其计算更加简单。本文的另一个研究重点是低成本大范围可调谐激光器的新结构和工艺方法。大范围低成本可调谐激光器一直是光通讯系统中的核心器件,现有的商用大范围可调谐激光器从性能上可以满足系统的需求,但其制作以及封装成本一直很高。本文提出了两种低成本可调谐激光器,并分别对它们进行了理论分析,器件设计,实验制作以及验证测试。第一种是基于半波耦合器的环形谐振腔可调谐半导体激光器。本文结合V型耦合腔激光器的游标效应以及环谐振腔提出了半波耦合环形谐振腔可调谐激光器。与传统的环形谐振腔激光器原理不同,半波耦合环形谐振腔激光器利用游标效应选模,不需要半径非常小的环形谐振腔作为滤波器选模,大大放宽了工艺限制,从而降低芯片制作成本。第二种低成本可调谐激光器是可以用普通接触式光刻技术制作的深亚微米刻蚀槽半导体激光器。传统刻蚀槽激光器一般需要非常昂贵而且耗时的高精度的光刻设备(电子束光刻)来制作深亚微米刻蚀槽,也有用普通的接触式光刻技术在法布里珀罗腔上制作1μm左右宽的刻蚀槽进行选模,但同时也会引入较大的损耗,所以两种方式都不适合低成激光器使用。本文研发出一种全新的用普通低成本接触式光刻技术制作深亚微米刻蚀槽的工艺,降低了亚微米深刻蚀槽的制作成本。运用该新工艺我们制作并测试了单模长刻蚀槽激光器以及周期性分布反馈刻蚀槽可调谐激光器,证明了该工艺可以作为低成本半导体激光器的一个可选方案。