半导体激光器由于寿命长、体积小、可靠性高、成本低、频率可调谐等优点,而被广泛应用于测量和通信等领域。普通半导体激光器频率和相位噪声很高,线宽很宽,因而限制了其在一些领域的应用,窄线宽稳频半导体激光器在基础研究及高科技产品研发中都有着非常重要的应用,如光原子钟、高分辨率激光光谱、基本物理常数测量和基础物理研究等。本论文首先阐述了窄线宽半导体激光器的应用背景及研究现状,总结了半导体激光器压窄线宽和稳频的方法,提出了一套用折叠腔光反馈压窄半导体激光器线宽的实验方案。论文的工作主要分为理论和实验研究两个部分:在理论分析部分中,首先介绍了光学谐振腔基础和模式匹配原理。其次,基于速率方程论述了谐振腔光反馈压窄线宽和稳频的原理,理论分析的结果表明,在弱反馈时,谐振腔光反馈能够有效地压窄半导体激光器的线宽,压窄效果与反馈量和谐振腔精细度等因素相关。最后,就反馈光相位对线宽压窄的影响进行理论分析,结果表明,反馈光与激光腔内前表面反射的激光同相时,取得最好的线宽压窄效果。在实验研究部分中,基于折叠腔光反馈压窄半导体激光器线宽的原理,本文设计研制了一套波长640nm的窄线宽半导体激光器,具体内容包括:(1)设计了控制半导体激光器电流和温度的驱动电路,并对电路性能进行测试。测试结果表明在短时间内(20分钟),该电路控制640nm半导体激光器波长的稳定度优于2.5×10-4nm,控制精度满足线宽压窄和稳频的实验研究。(2)设计了两个精细度分别为4200和28200的折叠型光学谐振腔。实验中,当激光频率与谐振腔的谐振频率共振时,谐振腔中窄线宽的激光反馈回激光器中,这部分反馈光在模式竞争中优先起振,从而抑制其它模式的振荡,窄化半导体激光器的线宽。(3)通过设计的相位控制电路主动控制反馈光的相位,使反馈光与激光腔前表面反射的光场同相。最终,我们的实验系统取得了稳定的0.39MHz单纵模窄线宽半导体激光输出。实验结果表明,相比自由运转时多模振荡THz谱宽(90%功率),中心波长漂移在GHz量级的半导体激光器,本论文设计的实验系统将其线宽压窄了6个数量级,激光幅度噪声在低频范围内有30d B的抑制,这将为该类激光器的扩展应用奠定基础。