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高速宽温调制半导体激光器与“彩色”PtSi红外探测器在军事、通信及信息处理等领域具有广泛的应用前景，是研究的热点之一。
本论文主要进行了两方面的工作:高速宽温半导体激光器的设计和波长选择型PtSi红外探测器的研作。对于高速半导体激光器，我们采用以InGaAsP为量子阱InGaAlAs为量子势垒的混合多量子阱结构(MQW)设计直接调制的1.3μm半导体激光器。通过能带工程，应变计算和外延层结构设计，对外延层波长设计、应变量、材料组分、腔长、阱数等结构参数进行优化，通过对选定的外延层结构进行增益特性的计算和量子阱中载流子分布的模拟，分析外延层的光致发光(PL)特性，最后模拟了器件的性能，设计了脊型F-P激光器结构，对其调制特性，开启振荡特性等进行了电注入模拟，并对模拟结构进行了分析与优化。最终优化得到了中心设计波长1310nm、阈值电流5mA、3dB带宽8.5GHz(40mA下)的高速宽温半导体激光器结构。对于PtSi红外探测器，首先在传统PtSi红外探测器的基础上，设计了新颖的结构即采用背入射改为正入射，并在外延层上设计了金属周期性圆环结构，通过等离子体增强来改善探测器的响应度和实现彩色显示。其次，通过磁控溅射制作了PtSi外延片，然后根据ptsi红外探测器的结构，用L-edit设计了光刻板，并制作了PtSi红外探测器芯片，通过几十道的工艺，最终制作出一批芯片，获得了一整套有用的参数。
本论文第一章到第四章，主要介绍高速宽温半导体激光器的设计，而第五章单独详细地介绍了PtSi红外探测器的设计和制作工艺，全文可总结为以下几方面的工作:
1.材料结构设计。
材料结构设计主要包括材料选取，有源区设计，外延层设计，波导设计，芯片设计等，本论文主要进行了有源区的设计。通过对传统高速器件材料体系InGaAsP，InGaAlAs，InGaAsN，InAlAs的分析对比，最后我们选择了导带带阶比较高的InGaAlAs材料和光电特性较好的InGaAsP材料来设计我们的结构，首次报到了1.3μm高速宽温InGaAsP-AlGaInAs/InP混合应变补偿多量子阱激光器，并且第一次对参比物材料进行了系统比较与分析。通过改变有源区中多量子阱结构的阱宽dw，垒宽db，量子阱带隙Egw，量子垒带隙Egb，应变ε和组分(x，y)的多次模拟与设计，最终设计出三种外延材料结构。
2.量子阱激光器模拟与优化仿真。
本论文中设计到的模拟仿真，大部分都是借助matlab计算机平台，根据半导体电流连续性方程，泊松方程，边界条件方程，vegard定律以及k·p微扰，量子力学，采用适当的算法，选择合适的参数，借助matlab开发了基于动态时域输运模型，研究了多层量子阱的载流子分部和开启振荡特性，建立适当的模型库。主要模拟和分析了能带结构，载流子分布特性，波长特性，增益特性，微分增益，调制特性，脉冲特性，远场特性，并对比三种结构，通过分析与讨论得出结果，并且分析原因得出优化方案。后续的测试，是通过GPIB编程实现自动化测试。
3.PtSi红外探测器设计。
本文对PtSi红外探测器进行了研究。在传统PtSi红外探测器的基础上，我们改变了结构，加入了我们新颖的结构设计:背入射改为正入射;在外延层上设计了金属周期性圆环结构，通过等离子体增强来改善探测器的响应度和实现彩色显示。
4.工艺制作。
本论文，通过磁控溅射制作了PtSi外延片;根据PtSi红外探测器的结构，用L-edit设计了光刻板，并且进行了PtSi红外探测器芯片的制作，通过几十道的工艺，最终我们制作出了一批芯片，同时获得了许多有用的参数，熟悉了半导体工艺和操作流程，积累了半导体工艺经验。