高功率高亮度半导体激光器（LD）在激光加工、自由空间通信、医疗以及作为固体、光纤激光器泵浦源等领域具有广泛的应用前景。其中锥形半导体激光器（TLD）具有更高的光束质量和光学灾变损伤（COD）阈值,可实现高亮度及大功率输出。本文主要通过数值模拟对不同几何结构的TLD进行了仿真、优化,并对分离电极锥形激光器（SC-TLD）制备工艺的优化以及输出特性进行了深入研究。具体工作内容如下:1.针对TLD器件设计,分析了影响TLD光束质量的主要原因:光束自聚焦、光丝现象等,并给出了能够有效改善TLD光束质量的途径。低模式增益（LMG）外延波导结构具有较小的光学限制因子（Γ＜2%）,能够有效减小自聚焦等非线性效应的发生。通过对对称、非对称波导结构的仿真发现,非对称波导结构能够更好将光场偏离有源区,减小LD内部因模式竞争而激射高阶模的现象,并且该结构具有较高的COD阈值,可在一定程度提升器件的输出功率和降低远场发散角。2.采用广角差分光束传播法（WA-FD-BPM）对锥形半导体激光器进行了仿真模拟,详细分析了不同结构参数（脊形区刻蚀深度、锥形角度、不同脊形区/锥形区长度比、锥形区刻蚀深度、前腔面反射率）对器件光束质量和P-I-V特性的影响。分析认为,锥形区波导的几何损耗是导致器件斜率效率降低的主要因素,光泵浦效应是影响锥形激光器光束质量变差的重要因素,可通过降低器件的前腔面反射率来改善光束质量。3.为了提升器件的光束质量,避免自聚焦现象的发生,通过对半导体制备工艺参数和流程的优化,制备了具备LMG的不同腔长(LRW=750μm,LTap=1250/3250/5250μm)的970 nm SC-TLD。通过对脊形区、锥形区分别施加直流电流和脉冲电流,研究了脊形区、锥形区注入电流对不同结构SC-TLD输出特性的影响。结果表明,同仿真结果相同,锥形区几何损耗是降低器件斜率效率及增大阈值电流的主要原因;脊形区注入电流的大小影响此部分的光增益,而高阶模的出现是降低器件光束质量的主要因素。所制备器件腔长L=4 mm时,峰值输出功率为5.15 W且未发生COD及饱和现象,并且测得IRW=200 m A、ITap=6 A时的光束质量因子M~2和亮度分别为2.13和143.2MW·cm-2·Sr-1,实现器件的高亮度及大功率输出。本文研究的内容对锥形半导体激光器的设计与研究具有一定的理论价值和指导意义。