波长808 nm的大功率半导体激光器经过多年发展,具有功率高,体积小,寿命长等优点,现已广泛应用于固体激光器的泵浦源、先进工业生产加工、激光通信、医疗美容、自动控制以及军事武器等重要领域,满足了现代社会科技发展需求。但随着激光技术在各领域的应用范围逐渐扩大,对激光器的性能要求也更高。目前,功率低和光束质量差仍是限制其应用的关键问题,如何进一步提高激光器的光电性能是面临的挑战。传统半导体激光器的势垒高度较低,无法有效阻止外延层间的载流子泄漏。因此,通过设计新型的势垒层结构来减少载流子泄漏,提高载流子注入效率,将大幅提升器件的光电性能。本论文分别讨论了以GaAs和InAlGaAs为量子阱的结构,对其势垒层结构进行研究。通过设计两种量子阱的非对称势垒层结构,探索了势垒高度与器件光电性能之间的关系,阐明了势垒高度影响载流子传输的物理机制。在非对称势垒结构的基础上,通过优化限制层和波导层厚度,从而进一步提升光电性能。主要研究内容包括:（1）采用理论模拟的方法,研究了非对称势垒对以GaAs为量子阱的808 nm半导体激光器光电性能的影响。通过在GaAs量子阱的n和p侧分别使用GaInAsP材料和GaAsP材料,在GaAs量子阱两侧形成了非对称的势垒。光场分布结果表明,非对称势垒结构量子阱的势阱和势垒层之间折射率差较大,限制光场的能力增强,减少了光子泄漏,从而降低了器件在p侧的光学损耗。能带结果表明,设计的电子和空穴泄漏势垒高度分别为传统结构的2.22和1.76倍。因此新势垒结构不仅提升了载流子注入效率,还降低了泄漏电流,降低了载流子在波导区的非辐射复合,使内量子效率提升了 3.97%。新势垒结构器件的阈值电流和工作电压分别为0.47 A和1.69 V,相比传统结构分别降低了 22.95%和3.98%,输出功率和电光转换效率分别13.21 W和77.82%,相比传统结构分别提高了 4.43%和6.16%,提升了器件的电光转换效率和输出功率。（2）采用非对称势垒的思想提高器件性能。采用四元合金InAlGaAs材料作为量子阱,通过在InAlGaAs量子阱的n和p侧分别使用AlGaInP材料和GaAsP材料并优化其材料组分,在量子阱两侧形成非对称的势垒。研究了非对称势垒对半导体激光器光电性能的影响规律。光场分布结果表明,设计的新型非对称势垒结构,不仅增大了势阱与势垒之间的折射率差,还增大了两个势垒之间的折射率差。通过非对称势垒将光场向n侧偏移,减小了光子在p侧的光学损耗吸收,降低了光学损耗。能带结构结果表明,新结构的电子和空穴注入势垒较低,且泄漏势垒高度为传统结构的1.52倍和1.46倍。通过提升载流子注入效率,降低泄漏电流,从而降低了载流子在波导区的复合,器件的内量子效率提升了 5.66%。同时,新结构阈值电流和工作电压分别为0.489 A和1.72 V,相比于传统结构分别降低了 8.08%和3.91%,输出功率和电光转换效率分别为13.29 W和77.40%,相比传统结构分别提高了 2.94%和5.22%。（3）在InAlGaAs非对称势垒结构的基础上,讨论了限制层和波导层厚度对器件性能的影响。限制层和波导层总厚度固定不变且均为对称结构,通过改变限制层和波导层的厚度比例研究对性能的影响。光场分布结果表明,限制层和波导层比例较大时,由于波导厚度减薄,光场扩展进入了高掺杂的限制层,增大了光学损耗。能带结果表明,作为高泄漏电流区的波导比例降低,泄漏电流减小,提升了器件的内量子效率,降低了阈值电流,提升了电光转换效率。此外,作为高掺杂区限制层的比例上升使得器件的电阻降低,从而降低了器件的工作电压。结果表明,优化后结构器件的阈值电流和工作电压分别为0.414 A和1.67 V,对比基本结构器件分别降低了 15.34%和2.91%,输出功率和电光转换效率分别13.32 W和79.46%,分别提高了 0.23%和2.06%。