提出了一种基于掩埋金属掩膜的表面光栅分布反馈半导体激光器制备工艺，该工艺方案可以减小器件工艺对光栅结构的影响，无需额外增加光栅保护工艺。在半导体外延片表面预先制作Ni-Au金属层，形成光栅的硬掩膜；完成波导和钝化层工艺后，去除波导结构表面的钝化层形成电极注入窗口的同时，露出掩埋的Ni-Au金属掩膜；在掩埋Ni-Au金属掩膜和钝化层的共同阻挡作用下，进行干法刻蚀工艺，在脊波导表面形成光栅结构。采用该工艺方案制备了光栅周期为10 μm的高阶表面光栅DFB半导体激光器件。实验结果表明，与光刻胶作为表面光栅刻蚀掩膜的工艺相比，掩埋金属掩膜工艺方案保证了表面光栅的形貌，使光栅内的折射率具有更好的周期性分布，器件的单纵模半高全宽由0.56 nm降至0.23 nm，且在输入电流为1 A的情况下可以获得242 mW的输出功率。该工艺有效改善光栅的形貌，提升器件的光谱特性。

探测波前相位信息是实现自适应光学波前补偿的关键，使用卷积神经网络（CNN）代替波前传感器进行波前重构，系统简单易于实现，同时重构过程不依赖迭代运算，快速实时。为准确提取远场中的波前特征，CNN需要事先使用大量样本进行训练。研究中根据4～30阶大气湍流泽尼克像差系数与其远场强度的对应关系，仿真制作样本数据集，训练CNN从输入的一帧远场图像中预测出畸变波前的泽尼克像差系数，重构原始波前。验证结果表明，该方法能快速实时地还原出波前相位信息，重构波前较原始波前具有极高的波面吻合度和较小的残差剩余量，有望实现实际自适应光学系统中的闭环校正。

利用波前传感器对光束进行净化的自适应光学系统是目前提高光束质量的常用技术，但在实际应用中，该技术需要波前传感器，系统复杂，体积庞大，同时需要较高性能信标源。为解决上述问题，提出了一种基于变形镜本征模式和远场光斑特征分析的无波前自适应光学系统，用于校正激光器输出的方形光束。将变形镜影响函数进行本征模式分解，并用远场光斑的均方半径作为评价函数，建立了畸变波前的模式系数与评价函数之间的关系，通过测量评价函数获得模式系数用于求解校正电压，实现波前共轭校正。仿真校正和实验验证结果表明，该方法可以有效实现静态像差校正，提高远场光斑的能量集中度。