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随着光通信的不断发展,更大规模、更快速度、更高容量的信息传输系统,正潜移默化地改变大众的生活。传统的分立的光子器件存在体积大、功耗高等缺点,不再适应光通信网络的需求。因此出现了能同时集成多种光子器件,且体积小的光子集成（Photonic Integrated Circuits,PIC）芯片。DFB半导体激光器单模特性好,是光通信系统和PIC芯片中常用的光源。目前PIC芯片多在硅基平台上制备,但光在硅波导中散射损耗较大,因此研究者考虑提高DFB半导体激光器的出光功率来补偿波导损耗。此外,DFB半导体激光器也是光谱吸收型气体检测系统常用的光源。由于气体吸收光谱很窄,因此对波长准确性的要求很高。例如在甲烷气体检测中,泛频带2ν3的宽度小于3.0 nm。所以在追求提高激光器出光功率的同时,还应保证激射波长的准确性。重构等效啁啾（Reconstruction Equivalent Chirp,REC）技术提出,采用取样光栅结构来代替真实结构,可以将激射波长的控制精度提高两个数量级。本文致力于提高激光器的出光功率和波长准确性,首先通过耦合模方程和修正的传输矩阵法,分析得到在波导取样莫尔光栅（Sampled MoiréGrating,SMG）的+1子光栅中可以等效实现莫尔光栅效应。即通过对取样周期、SMG长度、取样初相位差等参数的设计,可以同时引入π相移和切趾效应。随后我们制作了SMG-DFB半导体激光器,在两端面镀AR/HR膜来提高出光功率。封装后在25.0℃、700.0 m A下测试得到,激光器的出光功率都超过了170.0 m W。阈值电流平均为40.0 m A,斜效率在0.26～0.28 m W/m A之间。另外论文测试了不同温度下的P-I曲线,结果显示阈值电流与温度呈正比,斜效率与温度呈反比。基于SMG的优势,本文首次提出了在激光器中采用SMG-GR波导光栅结构,即在SMG一端集成光栅反射器（Grating Reflector,GR）来提高光反馈。在设计的SMG-GR-DFB半导体激光器中,SMG段为有源区,产生激射;而GR段仅以光栅反射器存在,为激射波长提供光反馈,本身不产生激射。激光器的两端面镀AR/AR膜,避免了HR膜引入端面随机相位。论文将SMG-GR-DFB激光器分别与SMG-DFB、π-EPS（Equivalent Phase Shift,EPS）-GR-DFB激光器进行了对比计算。仿真结果说明SMG-GR-DFB激光器具有更高的出光功率、良好的单模特性以及可以有效避免空间烧孔（Spatial Hole Burning,SHB）效应等优势。此外,SMG-GR的制备只需要全息曝光技术和微米级光刻,工艺成熟,成本低廉,便于规模化制备。具有这些优势的SMG-GR-DFB半导体激光器,有望在未来光通信系统、气体检测系统中得到实际应用。