本论文主要研究了低发散角2μm波段GaSb基宽区波导半导体激光器的设计与实现。研究从宽区激光器侧向和横向发散角的改善着手,在侧向即激光器的慢轴方向,我们通过引入鱼骨形微结构增加高阶膜的损耗,抑制高阶模式激射,改善激光器的侧向光束质量;在横向即激光器的快轴方向,我们采用布拉格反射波导结构,利用光子带隙原理取代传统的全反射波导进行光场限制,用来实现大的光学模式尺寸、高功率、低发散角激光输出。该方法可以有效解决传统半导体激光器发散角大、易于腔面灾变损伤、光束质量差、亮度低等问题,因此本研究选题具有一定的创新性和重要的研究意义。本论文主要针对高光束质量2μm波段GaSb基半导体激光器,重点研究其结构设计、材料生长、器件制备及测试分析,具体的研究内容和成果如下:(1)采用传输矩阵理论和布洛赫波近似的方法设计了新型高折射率中心层低快轴发散角GaSb基布拉格反射波导激光器。(2)理论研究了布拉格反射镜(DBR)的厚度、对数、高低折射率比以及中心腔厚度对激光器的远场发散角和光限制因子的影响,最终获得优化的器件结构,该结构可将2μm GaSb基激光器快轴发散角(半高全宽)从50度以上压缩到10度以下。(3)采用有限元插分法(FDTD)模拟鱼骨形微结构对各高阶侧向模式的调制作用,理论上证明该结构可有效抑制高阶模式激射,改善激光器侧向光束质量。(4)将鱼骨形微结构应用于GaAs基宽区布拉格反射波导激光器上,制备了100μm条宽、1.4mm腔长的单元器件,测试结果表明远场发散角降低22.2%,从而在实验上验证鱼骨形微结构的对侧向发散角的改善作用。(5)将鱼骨形微结构应用于2μm波段GaSb基宽区半导体激光器,侧向远场发散角改善了56.4%,连续输出功率提高19%,而且该结构基本不改变宽区GaSb基激光器的制备流程,具有工艺简单、成本低、可规模化制备等优点,为低侧向发散角GaSb基激光器的实现提供了一种有效的解决方法。