半导体激光器是目前应用最广泛的器件之一,其电学和光学特性一直倍受关注。然而,一直以来都缺乏表征激光器电学特性的精确方法。本文采用自建的正向交流小信号结合直流I-V特性的新方法对半导体激光器的电学特性进行了精确表征。首次发现多量子阱激光器的电特性在激射阈值处都会发生突变,特别是结电压,并不像原先想象的在阈值处立即达到饱和,而是发生可观的跳跃后达到饱和。这种不连续是传统激光器理论难以解释的,应属激光物理学的重要进展,它实际表现为远离平衡态相变对应的对称破缺。与此同时,串联电阻和理想化因子在阈值处也分别表现出明显的下沉和上跳,串联电阻和理想化因子也并非传统理论所认为的常数,而是随电流变化,小电流下这种非线性变化关系尤为明显。为了对比不同类型半导体器件的电学特性,作者对文献报道的AlxGa1-xAs-GaAs条形双异质结激光二极管和不同来源的发光二极管的电学特性做了深入研究,研究结果表明:1)双异质结激光器的各电学参量在阈值处也都表现出明显的不连续,其结果完全类似于测量的量子阱激光器;2)发光二极管的各电学参量并没有表现出突变,这说明激射发光是导致激光器电学特性在阈值处表现出不连续的原因,同时还观察到了发光二极管结电压的完全饱和、理想化因子和串联电阻的非线性。通过以上研究,作者还给出了最简便和精确地确定半导体激光器阈值的新方法和发展了发光二极管的电学特性评价方法。目前,我们对激光器阈值附近物理特性的不连续在理论上作了深入地研究。首先,在对其合理性和自恰性分析后,作者认为激光器阈值附近物理特性的突变是激光器激射发光的一个必然结果。其次,利用耗散结构理论对结电压跳跃给出了合理的解释,并根据结电压在阈值处的跳跃幅度对载流子浓度的变化量进行了估算。最后,根据哈肯(Haken H.)的协同学理论,从相变角度详细地讨论了激光器阈值附近的跃变现象。对于光泵浦激光器,哈肯将其作为二级相变,而涉及到电子、空穴和光子三种载流子的复杂半导体激光器系统,我们认为在某种程度上可能对应着一级相变。