随着信息向高容量方向发展，以及单模光纤技术、半导体科学技术、量子物理等的发展，InP基边发射半导体激光器成为光通信中的核心信号发射源。随着人们对信息容易日益提高的需求，高速直调半导体激光器成为大容量光纤通信系统中的关键器件，其大量应用在数据中心、手机基站、波分复用等领域。然而目前国内关于高速InP激光器可以查询到的研究报道较少，同时缺少产业化的产品;长期以来高速InP激光器市场主要被三菱、住友、Macom、Avago、Oclaro等欧美和日本企业所占有。　　本论文从半导体激光器的工作原理和芯片制备工艺出发;着重从影响高速调制半导体激光器性能的关键因素进行分析，并开展不同批次的对比、分析和优化试验;并对器件可靠性进行分析开展加速应力寿命试验。在博士期间取得了如下的成绩和创新成果:　　(1)完成了外延材料的生长优化，实现了8、10、12层量子阱外延结构的对比试验，并结合采用BCB填充以及倒台脊型波导结构实现了室温和85℃下直接调制带宽达10GHz的半导体激光器芯片。　　(2)采用AlGaInAs/InGaAsP混合材料结构，以压应变的InGaAsP作为量子阱，以张应变的AlGaInAs做为量子垒，来优化量子阱中的导带和价带差，实现量子阱对电子的良好限制并且优化空穴在价带阱中的分布，来降低量子阱中的态密度有效降低阈值、提高微分增益。在试验中分别制备了5层量子阱和10层量子阱的试验片，测试结果显示材料的注入效率偏低，同时材料的内部损耗偏大，因此合理优化材料生长质量是下一步的重点。　　(3)对激光器可靠性进行分析，得到改善器件可靠性降低失效比例的几个主要方法:①改善材料的生长质量，降低材料位错和缺陷;②避免管芯解离腔面的损伤特别是存在指向脊波导结构的损伤，避免在腔面局部光强过于集中;③避免金直接与InP相接触引起金在材料内部的快速迁移，导致失效;④规范芯片制备过程中的静电防护措施;⑤避免在应用中存在器件注入电流、电压、使用环境温度过载等现象。　　(4)对AlGaInAS多量子阱RWG-FP半导体激光器进行热阻的测量和分析，得到试验器件的热阻为183K/W。对激光器进行不同的通电电压试验，试验结果表明:在高温应力作用下，激光器材料内部的波导层、量子阱、量子垒中的Al、Ga、In元素原子发生迁移，使得材料的组分发生变化;并使器件的波长发生不可逆的蓝移、光场模式有效折射率增加、器件工作电压增大，高温的过程伴随着器件性能的衰退。这些结果表明在实际应用过程中，当激光器的温度累积超过200℃时或者存在超过400mA左右的电浪涌，即便在较短的时间内也会对器件造成不可逆的损坏作用。试验结果对进一步分析器件在高温下的失效机理以及改善器件的高温性能提供试验基础。　　(5)对激光器芯片进行正装(LD-B)和倒装封装(LD-A)，并对两种不同封装形式的激光器进行光电参数测量和加速老化试验。结果显示:与常规封装器件相比，采用倒装结构器件的饱和电流从135mA提高至155mA，饱和输出功率从37mW提高至42mW，热阻从194K/W降低至131K/W;-1.5V偏压下，85℃环境温度下，倒装和正装激光器的漏电流分别为40nA和488nA。最后对两种器件在85℃环境温度、75mA电流下进行加速老化试验;老化结果显示:采用倒装工艺制备器件经过3024小时老化后器件出光功率有所升高，采用正装封装器件经过2160小时老化后其出光功率整体出现退化。试验结果表明高温累积是导致半导体激光器出现退化甚至失效的主要原因，倒装工艺有效改善了器件的散热特性，提高了器件的使用寿命。