随着激光技术的飞速发展，kHz甚至更低量级的窄线宽半导体激光器在相干通信、高分辨光谱学、波分复用、光纤传感等领域的应用前景非常广泛，如何改善已有半导体激光器的性能，稳定激光器的频率，减小激光器线宽成为研究的热点。另外，为了评估激光器在系统中的性能，如何实现激光器线宽的精确测量显得非常重要。本文主要内容和创新点包括以下几点：1、本文首先分析了半导体激光器线宽及线宽测量理论，研究了基于马赫曾德调制器(MZM)的延时自外差线宽测量法。通过公式推导，实验论证，用MZM的载波抑制调制替代传统声光调制器(AOM)单边带调制，实现了线宽的测量，并与AOM的测量方案进行了实验对比，测量数据充分表明了该方案的可行性。同时，针对实测线宽随着延时光纤的增加而增加的现象，进行了分析。2、根据应用领域对半导体激光器相干性的高要求，分析了外腔反馈控制半导体激光器的反馈方法：光反馈与电反馈。在分析了常见的电反馈稳频方法如兰姆凹陷稳频、分子饱和吸收稳频、光纤干涉仪稳频、F-P谐振腔稳频后，研究了π相移光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)作为鉴频器的激光稳频系统，对其耦合模理论进行了理论推导，对鉴频特性完成了仿真分析，通过优化参数得到其反射谱带宽为4MHz，满足高灵敏度鉴频器的要求，能为反馈电路提供高信噪比的误差反馈信号。3、最后对基于π相移光纤布拉格光栅的稳频系统进行了整体设计，并讨论了反馈控制电路各部分，包括光电接收模块、本振驱动电路、相位鉴别模块、反馈控制模块的设计情况。