大功率半导体激光器具有光输出功率大、波长范围广、供电方式简单、电光转换效率高、芯片尺寸小且稳定性高等突出优势,使得其广泛应用于激光打印、医疗矫正、激光测距等领域,同时对其性能和可靠性提出了更高的要求。本论文以激射波长为808 nm的大功率GaAs基半导体激光器为研究对象,利用自行设计、搭建的光纤测量系统对其腔面COD瞬态发生过程进行实时监控,并利用多种失效分析技术对瞬态失效和长期老化失效的激光器样品进行了深入失效分析,总结出相应的失效机理。本论文在实验和理论方面主要进行了以下几部分的研究:一、提出一种基于光纤探测的操作简便的腔面COD失效监控技术,实现了对3.5 W的808-nm GaAs基半导体激光器发生的瞬态COD过程的实时监控与记录。该技术方法利用一套基于1550-nm光纤耦合激光器光源和光电二极管探测的光学系统,对被测器件的腔面反射率进行实时测量。该系统具有2 ns的时间分辨率,可以实现对纳秒级时间范围内快速发生的COD过程进行实时、瞬态监控。实验结果显示,激射波长为808 nm的被测器件在脉冲电流驱动下,其腔面对于1550 nm测试激光的反射率在20³0 ns内就从28%骤降至2%,反射率下降速率约为1.4%/ns,这一过程准确表征了腔面发生的瞬态COD,且COD点在20³0ns内形成,比激射波长为980 nm的激光器形成COD点的时间要短10 ns左右。二、使用聚焦离子束（FIB）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、和能量色散X射线能谱仪（EDS）对发生瞬态COD的器件和完好器件进行了研究分析。首先,利用FIB制备待测器件的HRTEM样品,再利用HRTEM观察样品的形貌及微观结构、利用EDS分析样品的元素组成成分及含量。通过对比分析两样品的实验结果,总结出瞬态失效机理:被测样品在大电流驱动下,其出光腔面处的Si镀膜层被完全烧毁并挥发,从而失去其对Al₂O₃出光腔面的保护作用,最终导致腔面被积累的热量烧毁,在几十纳秒内形成一个凸出曲面。此外,AlGaInAs量子阱在COD过程中也被烧毁,其晶格结构受到严重损伤;出光区以外的Si镀膜层发生了扩散并被氧化,导致其性能出现了一定程度的退化。三、使用红外热像仪、微光显微镜（EMMI）、FIB、HRTEM和EDS等技术手段对在长期老化过程中发生COD的激光器样品进行了失效分析。综合分析实验结果,总结出如下的长期老化失效机理:被测器件在恒温恒流老化过程中,其出光腔面处的Si镀膜层逐渐发生扩散并被氧化,使得其厚度和折射率发生改变,这导致其反射率出现波动、保护性能退化。最终,出光腔面处不断积累的热量使得腔面被烧毁、腔面上出现COD点、器件失效,且COD点具有较高的腔面温度,并存在反向漏光现象。与瞬态失效不同,激光器的长期老化失效是一个缓慢发生的过程,器件在正常工作条件下的逐渐退化最终导致了腔面的灾变光学损伤和器件的失效。