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氮化镓(GaN)是目前研究最为广泛的宽禁带半导体，是近年来蓝紫光半导体激光器研究中最重要的材料之一。围绕半导体材料的一些关键参数进行实验测量和深入分析，对这些参数给出定量的描述，有助于了解半导体材料的发光特性，为改进半导体器件的结构，增加出光效率提供参考。
本文在对氮化镓基半导体材料国内外研究现状调研的基础上，通过对其光致荧光谱和光学变条长的放大的自发发射谱的测量分析来研究GaN基材料一些关键性能参数：材料厚度、折射率、模式增益系数、饱和长度等。
本文首先研究了GaN基材料的光致荧光谱，分别测量了:(一)垂直于样品表面采集荧光；(二)激发光垂直于样品表面入射样品侧面采集荧光两种不同实验配置下的PL谱，两者都观察到显著的多峰现象，但同时也存在很大的差异。经过讨论，认为它们是由于蓝宝石衬底、GaN基薄膜以及空气之间形成的F-P腔干涉和GaN基薄膜波导的衬底辐射模两种不同的机理造成的。通过对光致荧光谱结果的分析计算得出了材料的厚度和折射率的色散关系等性能参数。
继而，本文讨论了光增益的计算理论，给出了自由载流子模型与多体理论结合以及K·p微扰方法两种计算光增益的方法。又介绍了光增益的测量方法——H-P方法和变条长方法，详细阐述了它们的理论依据，并对两种测量技术进行了讨论比较。
接着，利用光学变条长方法，对GaN基材料进行了模式增益系数的实验测量。在室温条件下重点研究了改变激光泵浦功率密度对材料模式增益和饱和长度的影响。实验结果证实随着激发功率密度变大，模式增益变大，饱和长度变长。
最后，本文研究了光学变条长实验中条的宽度对光增益测量的影响。提出了利用光刻溅射方法处理样品来严格控制泵浦条的宽度，并详细研究了泵浦条宽度与样品增益及饱和长度关系。实验得出泵浦条宽度越窄，饱和长度越长。但随着宽度变窄，测得的增益系数有所减小，本文利用非平衡载流子扩散模型对此现象进行了解释。