外腔半导体激光器（ECSL）具有众多优点，如单色性好、调谐范围大、线宽窄、频率稳定等，同时，外腔激光器的体积小，易于集成，是众多光通信系统必需的光源元器件，因而广泛的应用于光纤通信、高分辨率光谱分析、工业现场监控、生物医学诊断等领域。本论文研究了外腔半导体激光器的输出光谱特性，主要包括以下几个方面：1.介绍了光栅外腔半导体激光器的发展历程和研究现况以及激光器的各种类型结构，具体阐述了Littrow和Littman两种外腔类型的工作原理并且比较了两种结构的优缺点，最后对光学反馈元件即闪耀光栅做了详细的介绍。2.介绍了半导体激光器存在光栅反馈和无反馈时的腔模特性，重点介绍了外腔半导体激光器的选模原理，并提出了外腔半导体激光器的速率方程和稳态振荡特性。其次对外腔半导体激光器的线宽、阈值增益、增益系数等各个输出特性参数进行了数值模拟分析，发现各个参数之间的关系，从而得到输出优质激光的激光器。3．基于以上结果，设计了一个有关外腔半导体激光器性能参数的仿真系统。仿真系统是一个通过交互界面与用户进行通信，具有很强的直观性的界面操作系统。在界面的对话框控件对象里可以输入参数，再通过按钮控件激发后台的程序运行，能够快捷的得到参数之间的关系图像。通过对界面中呈现的线性图像分析，用户可以找到合适的组合参数，从而得到具有良好输出光谱特性的高性能外腔半导体激光器。4.以InP基量子点材料作为增益介质的量子点外腔激光器为模型，首先介绍了外腔半导体激光器的搭建结构和测试装置。同时在对外腔量子点激光器进行理论研究和数值计算的基础上，分析了外腔反馈对Littrow型光栅外腔量子点激光器输出功率、最大调谐范围输出特性的影响，得到各种影响输出特性的参数关系，从而得出器件参数的选择对外腔激光器的性能影响很大的结论。5.推导了外腔半导体激光器的输出功率和调谐范围关系式，并对外腔激光器的输出功率和调谐范围进行了计算，并与实验结果进行了对比。发现计算得到的外腔激光器的输出功率与实验结果符合得很好，忽略了非线性增益相关的增益抑制的单模调谐范围理论计算值稍小于实验结果。