无源光网络(PON)技术是一种目前普遍采用的宽带光接入方案。在已制定的10G和40G PON标准中,光链路终端(OLT)的下行波长被设置在L波段。电吸收调制激光器(EML)由于其低啁啾和高调制速度的特性,成为下一代高速PON中下行链路的常用光源器件。但是,其复杂的有源层外延生长技术导致了该器件的可靠性问题以及较高的制作成本。相比而言,常规的分布反馈(DFB)半导体激光器具有可直接调制、结构紧凑、工作可靠行高、低成本和低功耗等优点。然而,DFB激光器在直接调制时存在较大的寄生啁啾。此啁啾增加了输出光谱的线宽,使得该信号在标准单模光纤(SMF)中传输时会产生更大的码间串扰,极大的增加了色散功率代价,特别是当工作波长处在SMF色散系数较大的L波段时,这个影响将变得十分严重,从而阻碍了直接调制DFB激光器在10G/40G PON下行链路中的应用。本文的主要目的是研究如何降低基于DFB结构的直接调制激光器的寄生啁啾,并进一步分析其在下一代高速PON中应用的可行性。本论文的主要研究内容及成果如下:(1)建立了应变多量子阱(SL-MQW)半导体激光器材料增益模型,并完成了数值仿真。通过与已发表文献结果比对,验证了分析工具的准确性和可靠性;(2)分析了减小DML寄生啁啾的方法,并采用增益失谐技术为主要手段,对In Al Ga As SL-MQW有源区材料的带隙宽度、应变量及阱宽进行了全面优化,完成了低啁啾DML激光器的理论设计;(3)根据理论优化设计结果,实际制作了L波段SL-MQW DML芯片。首先,我们对芯片的静态输出和单模特性进行了测试,包括输出功率电流特性、边模抑制比等,测试结果达到预期指标。之后,芯片经过标准的无制冷封装成TOSA器件后在10G PON系统构架下进行了模块级别的传纤测试。结果表明信号在20km光纤中传输后误码率满足要求,而总功率代价未达标。最后,对测试结果进行了分析。(4)对所研制的器件进行了加速老化寿命测试,以期对该器件的可靠性做进一步研究分析。