通过二元系和三元系结构参数计算四元系量子阱结构的晶格常数、禁带宽度等，设计了InGaAsSb/AlGaAsSb结构的MBE生长参数及工艺，利用X射线双晶衍射和PL谱研究了InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构特性和光学特性。X射线双晶衍射谱中出现了8条卫星峰，表明制备的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构具有良好的结晶质量。利用光致发光光谱方法对制备的样品的光学性质进行了表征，结果表明，不同组份的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱的发光峰波长随组份的变化在1.6～2.28 μm范围内可调，样品PL谱的半峰宽最窄可达22 meV。

研究了具有InGaN/GaN超晶格(SL)插入结构的绿光InGaN/GaN多量子阱(MQW)的发光特性。结构测试表明, SL插入结构并没有引起MQW中平均In组份的增加, 而是改变了In组份的分布, 形成了高In组份的量子点和低In组份量子阱。其电致发光(EL)谱和光致发光(PL)谱均出现了双发光峰。我们认为这两个峰分别来自于量子点和量子阱, 且存在着载流子从阱向点转移的输运机制。最后变温PL积分强度的Arrhenius拟合表明, SL插入结构并没有在MQW中引入新的缺陷, 使其发光效率下降。

超辐射发光二极管(SLD)具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为提高半导体超辐射发光管的光谱宽度,采用非均匀阱宽多量子阱(MQW)材料拓宽超辐射器件的输出光谱。优化设计器件的波导结构,利用大光腔结构设计出高功率、低发散角850 nm超辐射发光二极管。采用直波导吸收区而后在器件的出光腔面上镀制抗反射膜的方法制作超辐射发光二极管。器件在140 mA时器件半峰全宽(FWHM)可以达到26 nm,室温下连续输出功率达到7 mW。器件的垂直发散角为28°,水平发散角为10°。由于器件具有比较小的发散角,与光纤耦合时具有比较高的耦合效率,单模保偏光纤耦合输出功率达到1.5 mW

采用非均匀阱宽多量子阱材料拓宽超辐射器件的输出光谱。利用大光腔结构制作出高功率、宽光谱、低发散角850 nm短波长超辐射发光二极管,在120 mA时器件半峰宽可达26 nm,室温下连续输出功率达到6 mW。与单模保偏光纤耦合输出功率达到1.0 mW。

采用非均匀阱宽多量子阱材料拓宽超辐射器件的输出光谱，并利用前期关于倾斜脊形集成超辐射光源的研究成果，制得了新型的1.55 μm高功率宽光谱InGaAsP/InP集成超辐射光源。发现该器件较均匀阱宽多量子阱器件的输出光谱有很大变化，光谱半宽由原来的20～30 nm，增加到45～60 nm左右。该器件同样具有较好的抑制激射能力，在可测试范围内，在没有蒸镀腔面抗反射膜的情况下未见激射模式的出现。在准连续工作条件下，器件最大峰值功率已达到150 mW以上。

对多量子阱被动锁模半导体激光器的噪声理论进行了系统的分析,并给出了半导体激光器腔内相位随载流子浓度变化的关系。研究表明,被动锁模半导体激光器(MLLDs) 的总噪声主要由散粒噪声、自发辐射放大噪声、频率调制噪声和量子噪声组成,分别由光场的振幅、频率和载流子的相位噪声等所致的结果。

本文采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法设计并生长了两组InGaAs/AlGaAs应变多量子阱,量子阱的厚度分别为3 nm和6 nm,对其光致发光谱(PL)进行了研究,二者的发光波长分别为843 nm和942 nm,用有限深单量子阱理论近似计算了由于量子尺寸效应和应变效应引起的InGaAs/AlGaAs量子阱带隙的改变,这解释了两组样品室温下PL发射波长变化的原因.

用垂直入射的中红外光束调制非掺杂SiGe/Si量子阱中光致子带间吸收.氩离子激光器作为子带间跃迁的光泵浦源在阱中产生载流子,红外调制光谱用步进式傅立叶变换光谱仪记录.实验中观察到明显的层间干涉效应及与子带间跃迁有关的色散效应.理论和实验分析认为样品折射率变化造成的位相调制可以补偿吸收所造成的幅度调制.

从三层速率方程推导出多量子阱激光器的等效电路模型，并用数量而不是密度来描述载流子及光子行为，避开了传统方法中处处都要涉及到的体积参量，解释了传统的二层模型所不能解释的多量子阱(MQW)激光器中多量子阱内载流子不均匀分布问题，用SPICE进行了调制特性的模拟及讨论。激光器件的模拟以层次性的方式实现，对使用EDA工具进行集成光学器件和系统仿真进行了探索。