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垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity surface Emitting Laser，VCSEL)是光互连中应用的重要光源之一，1550nm波段是重要的长波长窗口。然而因为InP制作的布拉格反射镜反射率过低，严重的制约了该波段器件的发展。为了解决这个问题，本文设计了一种混合型1550nm的VCSEL，它由InP基的GaInAlAs/GaInAs构成多量子阱有源区，并由直接键合形成的GaAs/AlGaAs DBR构成。并且设计在DBR上制作光子晶体图案对光场进行模式控制，最后对各个参数进行优化设计，可以显著提高器件的出光孔径，因此可以提高和光波导的耦合效率，本文为长波段VCSEL的发展提供一些创新性研究，主要的研究工作如下：分析了VCSEL的一些主要性能和参数的关系。研究了DBR材料，对数，掺杂等和反射率的关系，以及进一步对器件性能造成的影响。通过对VCSEL速率方程及其稳态解的分析，分析了量子阱对数，腔长等参数对输出功率和阈值电流的影响并寻求阈值电流和输出功率的优化，在阈值电流小于1mA的情况下提高最大输出功率。针对1550nm波长VCSEL反射镜的设计，本文通过采用晶片直接键合技术将高折射率差的GaAs/AlGaAs DBR键合在1550nm增益波峰的InP基有源区来进行优化设计，使DBR的有效腔长得到显著缩小，再通过采用台面结构降低器件电阻，减少光损耗并且改善热性能。分析了光子晶体波导缺陷模式的色散特性，计算了二维光子晶体的归一化频率，由于光子晶体具有完全光子带隙，可以通过光子晶体对VCSEL的横模进行约束，取代了原本属于掩埋隧道结的光限制作用，因此可以获得较大的输出孔径，本文孔径在保守取值情况下，达到了15μm，以此大幅度提高器件的输出功率。提高器件输出尺寸是提高器件光纤耦合效率的重要因素。采用新结构进行器件的计算机模拟仿真工作，得到室温下饱和功率为6mW，带宽达到28GHz。