半导体激光器具有体积小、可靠性高、可直接调制等特点,它的发展一开始就与激光通信、激光雷达等高新技术联系在一起。随着激光雷达、激光通信等技术的迅速发展,利用直接调制方式设计的高功率半导体激光高频调制系统扮演的角色也越来越重要。由于这种激光高频调制系统的性能由调制激光的质量决定,调制激光质量的好坏取决于驱动系统的性能,所以依据半导体激光器的高频调制特性设计出性能优良的高频调制驱动系统就有了非常重要的现实意义。本文从半导体激光直接调制理论出发,对直接调制过程中影响半导体激光器高频调制性能的因素进行了研究;依据速率方程运用PSpice建立半导体激光器等效电路模型,仿真研究了电学寄生参数、直流偏置、电流调制强度对半导体激光器高频调制特性的影响且提出了相应的提高其调制性能的方法。在仿真研究半导体激光器的高频调制特性的基础上研制出了两种激光调制系统。首先,设计了一种无直流偏置的半导体激光直接调制系统,在对直接调制驱动系统仿真的基础上研制出的激光调制系统实现了频率为1MHz,平均功率为1.1W的调制激光输出。其次,为了实现更高频率的调制激光输出,设计了一种驱动系统由信号放大、电流调制、过流保护和具有慢启动功能的直流偏置电路高度集成的半导体激光高频调制系统,此系统采用了结构简单的直接调制方式,运用线性调频的高频信号去控制半导体激光器发射激光的强度,从而实现高频调制;在运用OrCAD/PSpice对高频调制驱动系统进行模拟仿真的基础上,最终研制出的半导体激光高频调制系统实现了频率为40.02MHz、直流偏置为493.326mA、正弦波调制电流峰峰值为850mA的高频调制输出,调制激光平均功率为300mW。