窄线宽半导体激光器是一种高性能的激光光源,其在光谱纯度、相干长度、频率稳定性以及相位和强度噪声等方面展现出卓越性能,使其广泛应用于相干光通信、空间激光通信、激光雷达以及高精度光谱传感等领域,是相干通信、探测、传感等系统的关键元器件。现如今,这些系统的性能水平不断提升,对低成本、高性能的窄线宽半导激光器提出了越来越高的要求。激光器噪声与线宽的本质与腔内载流子涨落引起的光场幅值与频率的波动有关。这种波动是由自发辐射光子与腔内模式竞争所导致的,包括横模、纵模和本征偏振模式之间的竞争。因此,实现单纵模、高偏振稳定性的激光器是抑制腔内各类模式竞争、降低相对强度噪声与实现窄线宽的关键。在以上光学系统中,相干光通讯系统对线宽、噪声以及偏振特性都十分敏感,因此对激光器的上述特性要求非常苛刻。在正交相位调制应用场景下,不仅需要窄线宽、低噪声的信号光源保证低误码率信号传输,还需要信号光有着高偏振稳定特性,特别是在90°光混频器、特定偏振态信号光产生以及高速外部调制的应用中。然而目前的窄线宽半导体激光器偏振消光比不够高,无法满足快速发展的通讯技术的发展,常用的线偏振窄线宽光源大部分都是光纤激光器。针对以上问题,本研究创新性的提出在半导体激光器谐振腔内引入特定偏振模式增益抑制,并基于外腔光学负反馈效应,在自注入锁定实现稳定单纵模激射的基础上,通过线偏振、窄带外腔波导滤波器件,实现线宽、噪声的抑制并提高输出的偏振模式稳定性。完成的创新性工作如下:（1）设计了一种新型的窄带偏振模式选择器件,提出利用表面刻蚀的弱耦合长光栅结构,在波导芯层表面引入强烈的应力双折射和形状双折射,兼具窄带滤波的功能。（2）利用上述新型的窄带偏振模式选择器件,结合压应变量子阱增益芯片,混合集成制备了一种小尺寸、高紧凑度的新型高偏振稳定性的窄线宽半导体激光器;（3）提出利用啁啾因子降低理论分析高反膜增益芯片-高反射率光栅结构体系,更好地阐明了线宽压窄及频率噪声稳定工作的物理机制,分析了不同激射模式之间的线宽差异,为找到该激光器结构实际中的最佳线宽工作位置提供了指导。具体完成工作内容包括:（1）构建增益芯片-线偏振波导滤波器等效谐振腔模型,并基于速率方程与朗之万噪声理论,分析了混合集成半导体激光器中多个结构参数对激光器线宽性能的影响,为器件结构的设计提供了重要的设计思路与优化方向。（2）对外腔波导布拉格光栅进行了数值仿真,分析了光栅器件结构对光谱性能的影响,指导了窄带宽滤波器件的设计;根据各向异性双折射原理,提出一种制备在高应力双折射波导平台上的波导布拉格光栅,并通过表面刻蚀型光栅实现弱耦合系数以及双折射的调控,实现了一种带宽0.3 nm,双折射值高达1.650×10-3量级的器件,表现出良好的窄带宽、差异性偏振模式滤波功能。（3）混合集成制备了一种小尺寸、高紧凑度的新型高偏振稳定性的窄线宽半导体激光器,最小积分线宽为4.15 kHz,相对强度噪声＜-155 dBc/Hz@1MHz,偏振消光比达到39 dB以上,比目前已报道的混合集成窄线宽激光器的偏振消光比高出近20 dB;使用更短腔长的增益芯片缓解了模式之间的竞争同时在相同注入电流下更好的线宽与噪声性能（4）基于啁啾因子降低理论对Bragg带隙内部不同波长位置的实际线宽压窄因子进行了分析和计算,阐明了高反射率光栅利用强负反馈效应实现更窄线宽的原理;修正了啁啾因子降低理论,在考虑不完美增透膜的情况下分析了三个模式之间线宽差异的原因,实验结果与理论比较吻和。（5）使用更短腔长的增益芯片缓解了模式之间的竞争同时在相同注入电流下更好的线宽与噪声性能。在155 mA注入电流下达到了最小积分线宽为4.36kHz,相对强度噪声则低于-158 dBc/Hz,最大功率6.53 mW,偏振消光比依然在38 dB以上,实验结果表明功率饱和效应对激光器的性能有着很大的影响。