光子晶体面发射激光器（PCSELs）可实现大面积单模激射，且具有高功率、高光束质量等优点，在光通信、激光雷达、激光打印、激光显示和激光加工等领域具有广泛的应用前景。因此，分析了具有面内多向分布反馈效应光子晶体激光器的带边激射原理、阈值增益，并结合半导体激光器速率方程推导了PCSELs输出光功率的表达式，同时给出了提高PCSELs光功率的方法，为研制高性能PCSELs提供了理论依据。

1064 nm半导体激光器在光纤通信系统方面有重大应用,但随着脊波导宽度增加,出现输出模式增加,近场光斑“多瓣”现象,导致其光束质量降低,影响其光纤耦合效率。为此提出一种侧向微结构宽脊波导半导体激光器,根据其腔内各阶侧模光场分布特点,在宽脊两侧引入微结构,以此增大高阶侧模衍射损耗,提高高阶侧模阈值增益,增大基侧模与高阶侧模的阈值增益差,消除近场光斑“多瓣”现象,改善侧向光束质量。在条宽120 μm、腔长1 mm的结构参数下,制作了宽脊波导半导体激光器和具有侧向微结构的激光器件。测试结果表明,在输入电流为0.5 A时,与宽脊波导半导体激光器相比,引入侧向微结构后器件输出功率提升了58.5%,斜率效率提升了80%,电光转换效率提升了55.9%。

对一种复合外腔半导体激光器的阈值增益进行分析，引入等效反射率建立该复合外腔半导体激光器阈值增益系数和阈值电流密度公式。通过数值模拟分析研究了闪耀光栅一级衍射效率、分光板反射率及谐振腔输出端面反射率对阈值增益系数的影响。最后对该复合外腔结构进行了简要分析，探索了进一步优化的可能性。

采用矢量场模型，对具有诱人应用前景的圆柱形垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的模式阈值增益进行了数值模拟；为减弱金属圆柱的反射以使理论计算更接近实际，采用两种方案，将外加金属包壳视为非理想导体，或在此基础上，将金属包壳与激光器主体结构隔开．从模式的阈值增益与顶Bragg反射镜层周期数的关系方面，与理想金属外包壳情况进行了比较．结果表明，高阶贝塞耳函数模式的阈值增益变化规律基本相同，而0阶贝塞耳函数模式的阈值增益变化规律相差较大．