本论文是在国家自然科学基金资助课题“基于光注入半导体激光器实现全光波长转换和时钟恢复”的基础上展开的。全光时分复用系统中，单路时钟提取是必要且关键的技术，对其有效地进行时钟提取是时分解复用系统的难点所在。基于半导体激光器的时钟提取，由于结构简单，对注入光脉冲重复频率的敏感性较小，显示了较大的应用潜力。本论文围绕光注入半导体激光器实现时钟分频进行了深入研究，获得了一些较好的结果。具体工作如下：1、对几种全光时钟提取技术及时钟分频方案进行了讨论和比较，指出基于半导体激光器的时钟分频技术具有更大的实用潜力。2、实验研究了基于增益开关半导体激光器产生倍周期的特征，分析了激光器的偏置电流、弛豫振荡频率、调制频率以及调制功率对实现倍周期的影响，讨论了半导体激光器实现倍周期的规律。3、对直接调制多量子阱半导体激光器实现倍周期的独特特征进行了研究，分析了激光器本身材料及结构特征对多峰响应的决定作用，进而研究了倍周期在多个调制频率处实现的原因。4、采用半导体激光器的速率方程，通过数值模拟光谱，功率谱及时间序列，理论研究了光注入半导体激光器产生的各种周期振荡，并详细讨论了二倍周期振荡的产生过程。5、提出了光脉冲注入半导体激光器实现时钟分频的理论，并通过数值模拟进行了详细讨论。6、实验实现了可调重复速率的脉冲注入FP激光器的时钟分频现象，研究了影响时钟分频的决定因素，并从理论上对实验结果进行了验证。