本学位论文工作围绕基于光栅的外腔半导体激光器的结构设计和无跳模调谐理论为主题，以实现小型化外腔量子级联激光器大范围高速无跳模调谐为目标。文中首次提出了折叠外腔的无跳模调谐理论，设计并测试了小型化Littrow外腔量子级联激光器，同时对使用数字微镜器件作为调谐元件的傅里叶变换外腔激光器进行了研究，实现了随机单纵模波长调谐与双波长激射。论文取得的主要成果如下:　　1.实现了室温脉冲和室温连续工作外腔量子级联激光器的光束准直与外腔反馈调节。在此基础上设计了尺寸为120mm×85mm×60mm的基于最优转轴点的小型化Littrow外腔量子级联激光器原型，并进行了稳定性测试和单纵模调谐范围的初步测试。波长漂移小于19pm（1小时内），无跳模连续调谐范围不小于36GHz。　　2.首次提出了基于Folded Cavity的外腔激光器无跳模连续调谐理论。其不像传统的Littrow或Littman结构无跳模调谐范围受到转轴点位置的限制，故该结构能够使用市面上提供的高速振镜(steering mirror)，诸如Physik Instruments的S-331型振镜，即可实现高重复频率大范围无跳模连续调谐，在4.5μm附近预测可实现调谐范围约400GHz，重复频率大于1 KHz。　　3.实现了基于DMD的傅里叶变换外腔的原型装置，实现了随机波长调谐，波长切换时间约为0.5ms。　　4.设计制作了多种压电陶瓷驱动的flexure机械结构并成功应用于外腔波长调谐和透镜位置调节。搭建了非平衡Michelson干涉仪并成功用于确定外腔激光器无跳模连续调谐范围和外腔激光器波长可调谐性的快速测试。