随着大数据网络信息时代的到来，半导体激光器具有独特的优点例如体积小、质量轻、易于单片集成、可直接调制等特性，成为人们生活中必不可少的一部分。尤其是分布反馈布拉格（Distributed Feedback Bragg，DFB）半导体激光器,其单模特性好、稳定性高、抗辐照能力强并且可以直接调谐，使其成为空间激光通信、激光雷达以及激光测距等领域中激光光源最有力的竞争者。但是传统的折射率耦合型DFB半导体激光器需要使用复杂的二次外延生长技术，将布拉格光栅生长到有源区的上方并且进行刻蚀；为了消除模式简并的问题，还要在布拉格光栅中引入λ/4相移。而传统的增益耦合型DFB半导体激光器还需要精细度更高的光刻技术，这使得DFB半导体激光器的制造难度和成本大大提高了，并且良品率很难控制，极大的限制了DFB激光器在实际生活生产中的应用。而且目前1550 nm波段的DFB半导体激光器的输出功率一般都只有几十毫瓦甚至几毫瓦，大多用在通信领域，无法满足全固态激光雷达和空间激光通信远距离回波探测的最基础问题，因此对于1550 nm波段DFB半导体激光器输出功率的提升是一个急需解决的问题。基于此研究背景，本文针对1550 nm波段DFB半导体激光器存在输出功率低的问题提出了一种基于增益耦合效应的高功率表面光栅1550 nm DFB半导体激光器和一种1550 nm波段的两段式高功率宽光谱的半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier，SOA）。具体的研究内容如下：（1）结合耦合模方程以及散射传输矩阵的理论，对基于增益耦合效应的表面光栅DFB半导体激光器进行了理论的分析，确定并优化了器件的结构参数；同时利用PICS3D、COMSOL Multiphysics 等模拟仿真软件对SOA的结构参数也进行了确定和优化。（2）基于增益耦合效应的高功率表面光栅1550 nm DFB半导体激光器没有使用二次外延生长等复杂的工艺制备技术，利用i线光刻技术就实现了微米级表面光栅和周期性p电极窗口的图形化制备。周期性的电注入在器件的有源区中形成周期性的增益差，进而实现增益耦合效应。为了增加输出功率，引入平板耦合外延结构锥形波导的结构。在有源区中选用了AlGaInAs材料的多量子阱结构，有利于减小激光器的线宽。在20 ℃实现了401.5 mW的连续波输出功率，最大的边模抑制比超过了55 dB，测试的3 dB线宽为18.86 MHz，波长的准连续调谐范围为6.156 nm。（3）工作在1550 nm波段的两段式高功率、宽光谱单片集成SOA包括一段脊型波导和一段锥形波导。器件采用有源区光波导模式变换实现有源区光场限制因子调控的方式，解决输出功率和增益相互制约的问题，同时实现高功率和高增益。脊型波导主要用来保持单模特性并产生高增益，锥形波导用来产生高输出功率。器件的最大输出功率可以达到600 mW，最大的增益高达26.23 dB，相较于种子源的线宽仅仅展宽了1.15倍，噪声指数最低为6.68 dB。该器件通过简单的制备技术就能达到出色且稳定的性能，是一种制备成本低且实用性强的SOA。关键词：1550 nm，高功率，增益耦合，DFB半导体激光器，半导体光放大器