随着光纤通信的发展，半导体激光器已经成为远程通信和光纤数据传输不可缺少的器件。但由于半导体材料的一些固有特性，使以半导体材料为工作物质的半导体激光器产生自相位调制和驰豫振荡。这使得半导体激光器对外部的微扰十分敏感，易产生非线性动力学动态输出。近年来，半导体激光器的非线性输出特性的实用性引起人们的关注，并在一系列的应用领域得到广泛的研究。另外，半导体激光器作为研究激光器的一些基本特性的非线性动力学系统也逐渐引起了人们的重视。理论和实验都已经证明，各种各样的外部微扰都可以导致半导体激光器输出不稳定，产生振荡以及混沌等非线性动力学动态输出。而外部光注入相对光反馈和电流调制以及光电反馈来说，是用一个独立的光源作为微扰，可以直接通过微扰机制最大程度的导致激光器输出不稳定，且微扰量易于控制。因此，外部光注入作为研究半导体激光器非线性特性的有效方法已成为近年来的一个研究热点。本文对外部光注入半导体激光器的非线性动力学行为进行了理论和实验研究。实验研究了外部光注入DFB激光器非线性动力学行为特性。系统观察了在外部光注入情况下，DFB激光器产生的注入锁定、倍周期振荡、多周期振荡、混沌和四波混频等复杂的非线性动力学现象，并绘制出了其输出特性随注入光强度和频率失谐量变化的动力学特征图。研究表明，复杂的动力学行为总是与倍周期以及多周期行为相关，当激光器处于复杂动力学态时，其输出的功率谱为连续谱。通过改变外部注入光参数，可以得到各种复杂的非线性动力学输出，这对半导体激光器非线性动力学特性的研究和应用有很大的价值。理论研究了外部光注入垂直腔面发射激光器(VCSELs)的非线性动态行为特性。对两种情况下，即外部注入光的偏振方向平行或垂直于裸激光器输出的光的偏振方向，垂直腔面发射激光器的输出动态特性进行了数值仿真。研究表明，在外部光注入下，VCSELs呈现出注入锁定、倍周期以及混沌等非线性动态行为。不同偏振方向注入下，相同的外部注入参数对VCSELs输出的作用效果不同。合理的调节外部注入光的强度和频率失谐量，可以有效地控制垂直腔面发射激光器的偏振态，并能使激光器的输出处于确定的状态。