垂直腔面发射激光器（vertical cavity surface emitting lasers:VCSEL）问世于20世纪70年代后期,与边发射激光器（edge-emitting laser,EEL）相比,具有体积小、功耗低、光束质量好和易于集成等优点,被广泛应用于半导体激光器、光通信、和传感等领域。然而VCSEL因横向尺寸大且为圆形对称结构,导致输出激光的偏振态不稳定。因此,对其偏振态的稳定控制成为半导体激光器领域的研究热点。目前,解决VCSEL偏振不稳定的方法主要有:制备外腔反馈结构、半导体介质光栅和表面浮雕结构等。其中,最受青睐的是在VCSEL表面出光口制备周期性的光栅结构。该结构的制备通常采用电子束曝光技术、纳米压印技术、微接触光刻技术以及全息光刻技术。然而这些制备方法不但成本高且耗时多,很难实现批量化生产。因此,经济、省时、可靠的制备VCSEL表面介质光栅技术成为了该领域需要突破的关键技术。本文围绕VCSEL的偏振控制问题展开,首先运用泰尔伯特位移光刻曝光技术制备光栅,然后制备表面介质光栅VCSEL,并对表面光栅VCSEL进行光谱和偏振测试,得到VCSEL的偏振抑制比。论文主要创新工作如下:1.运用泰尔伯特位移光刻曝光技术在Ga As衬底上制作周期光栅,研究了工艺参数和抗反射层对光栅质量的影响。首先,利用二次光刻工艺和反应离子蚀刻工艺在Ga As衬底上制备圆孔阵列周期光栅。然后,通过电感耦合等离子体蚀刻设备制造均匀光栅。实验结果表明,该工艺流程可制备深度为20～150 nm的动态可调圆孔阵列周期光栅,当曝光剂量为30 m J cm-2,曝光光强度为2 m W cm-2,显影时间为1 min时,曝光出的周期光栅符合实验要求。2.采用Ga As衬底上制备圆孔阵列周期光栅的工艺,成功制备中心波长为894nm、周期为300 nm、占空比为0.5、刻蚀深度为60 nm的表面光栅VCSEL。同时,对制备的表面光栅VCSEL进行光谱测试,测得的偏振抑制比为14 d B。3.设计具有偏振选择特性的Ga As/AlxOy的HCG,并将其应用到VCSEL。创建三维HCG-VCSEL仿真模型,对HCG-VCSEL的模式、损耗、容差等特性进行分析。在此基础上,对AlxGa1-xAs材料的选择性湿法腐蚀进行实验研究,对实验结果进行了分析,并提出改进的实验方案。本文主要的研究成果为在Ga As衬底上制作周期光栅和在制备好的光栅上制备表面光栅VCSEL以及对可调谐HCG-VCSEL的研究。周期光栅的成功制备以及表面光栅VCSEL的测试表明泰尔伯特位移光刻曝光技术的在微纳器件加工中有着独特的优势,对VCSEL的应用以及发展有着重要的作用。对可调谐HCG-VCSEL的初期研究则为下一步制备该器件提供了重要依据。