由于量子点中载流子在三个运动维度受到量子限制，具有类似于原子的分立能级，半导体量子点激光器相比于传统的量子阱激光器具有更优异的性能。InAs/InP量子点体系由于较小的晶格失配，Stranski-Krastanow模式下生长的自组织量子点具有较大的尺寸非均匀分布，其发光波长能覆盖1.4-2.0微米这一超宽范围。同时量子点材料还具有低的线宽增强因子，高的温度稳定性及超快的载流子动力学等特性，在实现宽带可调谐和超短脉冲锁模激光器方面具有独特优势。这在光纤通信，生物医疗，气体检测等领域具有广泛的应用前景，是目前半导体激光器领域的研究热点。本文基于InAs/InP自组织量子点材料的宽增益谱特征，以实现1.55微米波段宽带可调谐InAs/InP量子点外腔激光器和高性能超短脉冲锁模激光器为目标，开展了相关的MOCVD材料生长、器件制作及性能分析测试研究，并取得了如下创新成果:　　1.研制了光栅外腔可调谐InAs/InP量子点激光器，开展了腔面镀膜对可调谐量子点激光器性能影响的研究。研究发现通过单面镀减反射膜可以在一定程度上增加调谐范围(从39 nm增加到50 nm)，但由于腔面损耗的增加导致器件阈值变大。采用腔面分别镀减反射膜和高反射膜可以进一步提高外腔激光器性能，其增益器件相比于未镀膜的量子点激光器输出功率从20 mW增加到34mW，斜率效率由36.4 mW/A提高到70 mW/A，增加了近一倍，同时外腔调谐范围增加到104 nm。　　2.通过优化InAs/InP量子点有源区材料生长参数进一步增加调谐带宽，实现了1.55微米波段宽带可调谐量子点外腔激光器。通过提高量子点生长停顿间隙AsH3保护流量来促进量子点充分熟化，从而提高量子点较低能级的光学增益，有效的减小了器件的阈值电流和增加调谐带宽。结合优化的腔面镀膜条件其外腔调谐带宽达140.4nm(1436.6 nm-1577 nm)，最高输出功率为6 mW,综合性能达到国际上同类器件最好研究水平。　　3.设计研制了超宽带受激发射的啁啾结构InAs/InP量子点激光器，七层啁啾结构量子点有源区采用两温盖层技术，沿生长方向逐渐改变第一盖层厚度从而改变每层量子点的实际高度，实现平坦的超宽增益谱。激射谱中心波长为1565 nm，其-3dB带宽高达92 nm，该激射带宽显著优于目前已报道的宽激射谱半导体激光器。脉冲激射功率达到0.35W，对应功率光谱密度为3.8 mW/nm。　　4.研究制作了1.55微米波段InAs/InP量子点单区锁模激光器，对于1.5 mm腔长器件实现了重复频率29.8GHz的稳定锁模，脉宽达到亚皮秒量级(855 fs)，最窄RF线宽小于30 kHz。同时通过简单的改变注入电流可实现85 MHz的频率调谐范围。采用更短的腔长0.8 mm，重复频率可达55.6GHz，通过高斯拟合实际脉冲宽度为707 fs，时间带宽积达到傅里叶变换极限0.44。　　5.首次开展了将啁啾结构量子点有源区应用到单区锁模激光器的研究，由于增加的增益带宽，实现了进一步减小脉冲宽度的目的。其输出脉宽仅322 fs，重复频率45.5 GHz，且最高峰值功率高达6.8 W，这也是目前为止1.55微米波段传统半导体锁模激光器的最高峰值功率。　　6.开展了利用量子点锁模激光器产生可调谐太赫兹信号的研究，采用可编程光滤波器对锁模激光器激射纵模进行选择，得到两个不同间隔的单纵模，实现拍频频率在1-2.9 THz范围内连续可调，相应的脉宽为480-158 fs。由于量子点锁模激光器各纵模相位相互锁定，可以确定产生的THz信号具有较小的相位噪声。