半导体激光器以其频率高,可以高速直接调制而成为光通信系统的最重要的器件。在高于直流偏置阈值的条件下,加载调制信号,激光的输出光可以直接得到调制。本文的主要研究工作是研究半导体激光器的大信号调制特性。半导体激光器的调制特性研究发展在二十世纪八十年代最为迅速,对小信号调制特性的研究主要目的是提高光通信的速率和传输性能。种子源技术在MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)系统中的应用是对大功率激光器的大信号高速调制特性研究的需求。大信号调制下非线性效应更加明显,导致调制速率(带宽)下降,频率啁啾使得光谱展宽,光信号质量下降。对大信号下速率方程求解用的方法有数值求解法和矩阵传输法。本文首先用密度矩阵分析方法对速率方程进行了推导,推导出一般的速率方程,再用速率方程对啁啾公式进行了推导。用数值求解法求解速率方程,对比了小功率的一般DH激光器和量子阱激光器的大信号瞬态特性。结果显示量子阱激光器具有更低的阈值载流子密度,更高的光输出功率,光电延迟时间更短,驰豫振荡频率更高。接着建立了包括载流子的传输效应的SQW-LD和MQW-LD的速率方程模型,运用矩阵传输方法求解此速率方程,分析了小功率激光器的大信号调制响应、带宽特性与啁啾效应。对SQW-LD和TQW-LD的传输带宽进行了对比;同时在不同宽度SCH层的条件下,对SQW-LD的传输带宽在进行了对比。SCH层越宽,载流子的传输效应越明显,结果是使得传输带宽减小,啁啾效应越明显。最后,在分析小功率量子阱激光器的大信号调制下的调制特性的基础上,研究了可达1W的大功率量子阱激光器的大信号调制特性。重点对调制带宽特性和啁啾特性进行了详细研究,大功率LD与小功率LD有相似的大信号调制特性。在大信号调制下产生频率啁啾效应,小功率激光器的啁啾大小在A数量级。调制脉冲电流越大,啁啾越大,大功率激光器的啁啾大小在nm数量级。本文最后总结了一些重要结论,可以用于解释MOPA系统的性能。