基于微型无人机雷达、精确制导**雷达及无线通信终端设备的应用前景，设计了一种非对称主副波导定向耦合器。该耦合器采用主副波导为不同形状的等间距多孔耦合结构，将主矩形波导 TE10模的信号耦合到副圆形波导 TE11模中，利用相位叠加原理使得隔离端口相位达到反向相消的效果，能够得到良好的耦合度和隔离度。该耦合器中心频率为 400GHz，相对带宽为 40GHz，结果表明，定向耦合器耦合度达到－13.8～－12.8 dB，实现了弱耦合效果且耦合度稳定性较好，隔离度优于－24.5 dB，直通插入损耗为－3～－2.5 dB，性能良好。

为了进一步改善R-SPP(正反馈表面等离子体激元)在非对称波导结构中的性能, 设计了一种新型的平面型非对称波导结构。研究了入射角和波长取一定值时, 传播距离函数导致的显著振荡特性, 分析表明, 该结构在核芯厚度一定时, 能够通过改变入射角实现长距离的传播SPP模式, 且在700～1 500 nm的入射波长下能够实现5～50 μm的传播距离。通常传统的SPP的传播距离约为2 μm, 而该结构的最大传播距离可达50 μm, 这一结果对于SPP在新型光子器件中的推广应用有一定的理论和实际意义。

报道并制备一种脊波导结构的大功率1.5 μm分布反馈(DFB)激光器。为了获取最大的激光器出光功率，采用上下限制层非对称的波导结构。通过模拟仿真发现，当下限制层选择为450 nm时，该激光器具有最小的内部损耗系数，同时还能保证一阶模（m=1）在量子阱区具有最小的限制因子。实际制备的管芯的损耗系数为9.78 cm-1，这与仿真中计算的损耗系数9.3 cm-1较为符合。600 mA直流电流下，制备的法布里-帕罗(F-P)腔激光器最大功率大于114 mW；255 mA直流电流下，制备的单波长DFB激光器具有45 dB的边模抑制比，40 mW输出功率，和小于400 kHz的光谱线宽。

报道了一种采用非对称布拉格反射波导结构的边发射半导体激光器，激光器n型波导采用分布布拉格反射镜，光场通过光子带隙效应限制在低折射率中心腔内，这可有效扩展光模式尺寸并保持稳定的模式特性。激光器p面则利用全反射原理进行光限制，减小了光场与p型区的交叠，从而使器件电阻和内部损耗降低。制备的3 μm条宽、未镀膜及未封装的器件在室温条件下，连续和脉冲工作总输出功率分别可超过160 mW和400 mW，最高功率受热扰动限制。激光器激射波长为995 nm，阈值电流特征温度为121 K。计算和测量的垂直方向远场光斑证明了器件工作于光子晶体缺陷模式。

采用高电流注入条件下的载流子扩散方程和复折射率波导模型情况下的亥姆霍兹方程, 对980 nm高功率激光二极管外延材料的非对称和对称波导结构的光吸收损耗进行了理论计算。采用低压金属有机化学气相外延技术制备了两种波导结构的外延材料, 并制作了激光器件, 进行了光电特性测试和对比分析。理论计算和实验结果表明：与对称波导结构相比, 非对称波导结构外延材料并未减小光吸收损耗, 而是减小了串联电阻, 因而降低了器件的焦耳热损耗, 从而提高器件的电光效率。

The 810-nm InGaAlAs/AlGaAs double quantum well (QW) semiconductor lasers with asymmetric waveguide structures, grown by molecular beam epitaxy, show high quantum efficiency and high-power conversion efficiency at continuous-wave (CW) power output. The threshold current density and slope efficiency of the device are 180 A/cm2 and 1.3 W/A, respectively. The internal loss and the internal quantum efficiency are 1.7 cm2 and 93%, respectively. The 70% maximum power conversion efficiency is achieved with narrow far-field patterns.

采用分别限制非对称波导结构,将光场从对称分布变为非对称分布,降低了载流子光吸收损耗,并允许p型区具有更高的掺杂水平,从而使器件电阻降低。对GaAsP/GaInP张应变单量子阱(SQW)非对称波导结构激光器的光场特性进行了理论分析,设计了波导层厚度,并制作了波长为808 nm的无铝有源区大功率半导体激光器。器件综合特性测试结果为:腔长900 μm器件的阈值电流密度典型值为400 A/cm2,内损耗低至1.0 cm-1;连续工作条件下,150 μm条宽器件输出功率达到6 W,最大斜率效率为1.25 W/A。器件激射波长为807.5 nm,平行和垂直结的发散角分别为3.0°和34.8°。20～70 ℃范围内特征温度达到133 K。结果表明,分别限制非对称波导结构是降低内损耗,提高大功率半导体激光器特性的有效措施。