GaAs基垂直腔面发射激光器在干法刻蚀过程中，台面侧壁形成的缺陷会导致器件出现层结构分层、断裂以及氧化孔不规则等问题。针对该问题，提出了一种干法刻蚀与硫化铵钝化相结合的氧化前预处理方案，研究了硫化铵钝化处理对器件层结构以及氧化工艺稳定性的影响。扫描电子显微镜测试结果表明：器件侧壁层结构的分层现象减少，器件结构稳定性更好；高 Al 层的氧化速率更稳定，氧化孔形状更为规则。将该工艺方案用于制备氧化孔直径为5 μm的940 nm垂直腔面发射激光器，室温下，与传统工艺制备的器件相比，钝化后的器件的斜率效率提高了5%，各器件之间的性能一致性更好。同时，在1 mA的驱动电流下，激光器的边模抑制比可达36 dB，处于单模激射状态。在优化后的氧化工艺条件下，制备了形状规范的氧化孔结构，进一步改善了氧化限制型垂直腔面发射激光器的性能。

提出了一种无片外电容、快速瞬态响应、宽输入电压范围的低压差线性稳压器(LDO)。该电路基于翻转电压跟随器(FVF)结构, 不需额外增加辅助电路, 仅使用两个电容作为检测模块, 以动态调整瞬态响应, 能够弥补传统LDO集成度低、面积大、功耗高、瞬态响应差的不足。电路基于TSMC 180 nm CMOS工艺。仿真结果表明, 该LDO的压差为200 mV, 静态电流为36 μA, 输入电压范围为2~4 V, 低频时PSRR为-59 dB。在30 pF负载电容、0~10 mA负载电流、150 ns阶跃时间条件下, 产生的上冲电压为50 mV, 下冲电压为66 mV, 瞬态电压恢复时间为300 ns。

半导体激光器作为一种理想的激光光源，具有广阔的发展前景。在激光雷达、光泵浦、光纤耦合等领域，对半导体激光器的要求除大功率以外，还需具有高光束质量。由于大功率半导体激光器自身的结构特点，侧向易出现多模态光束，严重影响侧向光束质量。因此对大功率半导体激光器侧向模式进行控制，改善侧向光束质量，已成为行业内的研究热点。从3个部分展开：锥形激光器、宽脊波导半导体激光器光束质量控制、半导体激光器散热封装结构，分类介绍了当前国内外在控制侧向光束质量方面具有代表性的研究成果与进展。

垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为理想的激光光源，具有广阔的发展前景。在光纤通信、光互连以及激光打印等应用领域中，大多要求VCSEL工作在基横模状态，而由于VCSEL自身的结构特点，易于激射出多横模，因此对VCSEL 横向模式的限制成为了研究热点。本文综述了VCSEL横模控制方法的研究报道，分类分析了光子晶体、表面浮雕、反波导、扩展谐振腔以及高对比度光栅结构等横模控制方法的研究进展。

采用离子辅助电子束蒸发方法, 通过改变制备Al2O3增透膜时基底的温度, 在边发射半导体激光器前腔面上分别制备了张应力和压应力增透膜。比较了张应力、压应力两种不同增透膜对半导体激光器性能的影响。结果表明: 在10A注入电流下, 当半导体激光器的增透膜为张应力状态时, 输出功率为8.11W; 当半导体激光器的增透膜为压应力状态时, 输出功率为7.74W。可见, 在半导体激光器前腔面制备张应力增透膜有效地提高了半导体激光器的斜率效率。

在不同的基底温度和离子源能量下, 采用电子束蒸发方法在GaAs基底上分别制备了SiO2、TiO2和Al2O3光学薄膜。测量了所制备薄膜的表面应力, 并对不同离子源能量下薄膜的折射率进行了测试。结果表明, 三种光学薄膜的表面应力呈不均匀分布, 通过调节基底温度和离子源能量能有效减小薄膜应力, SiO2、TiO2和Al2O3薄膜的平均应力最小值分别为2.9, 8.4, 25.1 MPa。

垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)限制电流流入的方式有许多种, 其中氧化孔径(电流注入孔径)限制法制备工艺简单, 成为普遍选用的方式。模拟结果显示, 对于氧化孔径限制VCSEL,在氧化孔径边缘处电流密度最大。模拟P型电极内环半径对注入孔径电流密度的影响, 结果表明P型电极内环半径越大, 器件氧化孔径边缘的电流密度越大, 对应的器件工作电压越大, 输出光功率越低。综合考虑器件结构的光场分布和发散角分布, 计算器件表面光斑面积, 得到P型电极内环半径的最优值为8 μm。

为了稳定半导体激光器激射光束在光纤传输过程的耦合效率, 提出一种沟槽结构的半导体激光器, 并对该结构激光器的光束、耦合效率及P-I特性进行研究。在普通条形半导体激光器的脊形区刻蚀了周期性的沟槽结构, 来改善半导体激光器有源区的增益分布。通过对比普通结构与沟槽结构半导体激光器的光束分析, 测试其耦合效率以及P-I特性。结果表明:沟槽结构的半导体激光器能够使光腔内模式更加稳定, 输出光束更加集中, 并避免了“Kink”效应的发生; 与此同时, 耦合效率提高至97.7%, 并且较普通结构激光器更为稳定。沟槽结构半导体激光器有效地解决了光斑跳动问题, 稳定了激光器的耦和效率。

电流的侧向限制对半导体激光器具有重要意义，在半导体激光器有源区加入侧向限制结构一方面可以实现侧向限制，另一方面可以在一定范围内降低阈值电流密度。但是常规的侧向限制方法无论是侧向波导结构还是浅隔离槽结构都无法高效地抑制电流的侧向扩展。设计了新型的深隔离槽结构，利用Comsol软件仿真模拟侧向限制，发现深度超过外延层厚度的深隔离槽结构能更有效地提高电流的注入效率。在工艺中利用感应耦合等离子体刻蚀在距离脊型台两侧100 μm的位置刻蚀深度为4 μm的深隔离槽。实验结果表明，工作电流为5 A时，腔长4 mm具有深隔离槽结构的半导体激光器芯片输出功率为 3.6 W，阈值电流为0.3 A,阈值电流密度为78.95 A/cm2。结果表明新型深隔离槽结构可以有效抑制电流的侧向扩展。

针对大光腔结构往往导致阈值电流密度增大的矛盾，设计了一种具有较高势垒高度的三量子阱有源区。采用非对称宽波导结构的半导体激光器，该激光器在实现大光腔结构的同时保持阈值电流密度不增加。通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长InGaAs/AlGaAs三量子阱有源区以及3.6 μm超大光腔半导体激光器的外延结构。结合后期工艺，制备了980 nm脊形边发射半导体激光器。在未镀膜情况下，4 mm腔长半导体激光器阈值电流为1105.5 mA，垂直发散角为15.6°，注入电流为25 A时的最大输出功率可达到15.9 W。测试结果表明：所设计的半导体激光器在有效地拓展光场，实现大光腔结构的同时，保证了激光器具有较低的阈值电流。