激光显示因其色域范围广、寿命长且节能环保等优势,成为新一代的显示技术。而激光显示所需要的红光半导体激光器则是核心光源。随着激光显示产业的发展需要,对红光半导体激光器也提出了更高的要求,不仅要求器件本身有良好的光束质量以及较高的亮度,更是要求器件的窄带宽输出。因此分析和改善红光半导体激光器的光束和光谱特性对激光显示具有重要的意义。本论文主要研究内容与结果如下:采用反射式体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件构成红光外腔半导体激光器,对器件输出光特性进行了实验研究。重点研究了不同外腔结构下体布拉格光栅的位置对红光外腔半导体激光器输出特性的影响。实验结果表明,随着体布拉格光栅与红光半导体激光器芯片之间距离的减小,激光器的锁模质量得到了提高,并且在一定程度上改善了慢轴方向的光束发散角;同时,近场展宽现象开始增强,光束质量有所下降。实验使用衍射效率为20%的体布拉格光栅时,在采用FAC-SAC-VBG结构下,可将半导体激光器的输出波长稳定锁定在634nm附近,光谱线宽压缩至0.7nm左右,输出功率可达1.06W。通过ZEMAX光学设计软件对红光外腔半导体激光器光纤耦合结构进行光路设计与模拟,设计结构通过使用阶梯热沉对3只红光芯片进行合束并在芯径为105μm的光纤中实现耦合输出;在利用ANSYS有限元分析软件进行稳态热分析,分析体光栅外腔红光半导体激光器光纤耦合结构的温度分布。模拟结果显示,体光栅外腔红光半导体激光器光纤耦合结构的输出功率为2.83W,耦合效率达到94.3%,激光器的封装热阻约5.7K/W。结合ZEMAX的模拟结果采用3只635nm红光芯片,设计并封装高亮度体光栅外腔红光半导体激光器光纤耦合结构。测试结果表明,在14℃时,将体光栅外腔红光半导体激光器光纤耦合结构的输出光束耦合进数值孔径0.22,纤芯直径105μm的多模光纤中,光纤输出端面功率达到2.5W,耦合效率达到70%,光纤输出光的光谱稳定锁定在636nm左右,实现高亮度稳定输出,亮度达到200k W/cm~2·str。