VCSEL的谐振腔很短,这使作为腔镜的分布布拉格反射镜(DBR)的对数通常要达到20-40对才能满足器件激射的需求。但生长DBR对数较多时,既增大了串联电阻和工艺难度,也不利于器件的小型化,尤其是P型DBR的高电阻特性和光吸收,严重影响器件性能。故对P面反射镜进行优化,是提高垂直腔面发射激光器性能的重要途径。近年来,随着微加工技术和理论研究的发展,亚波长光栅越来越受到人们的关注。使用亚波长光栅代替VCSEL的P面反射镜,达到减小由多层DBR引起的串联电阻高和吸收损耗大的目的,同时能够提高激光的输出质量,改善VCSEL的偏振特性,满足器件小型化的发展趋势。本论文主要是围绕VCSEL中高对比度亚波长光栅(HCG)反射镜的仿真模拟和制备开展研究。首先利用严格耦合波理论(RCWA)和等效介质理论(EMT)对亚波长光栅反射镜的衍射特性进行了理论分析,并利用基于严格耦合波理论的仿真模拟软件设计了一种用于850nm波段与GaAs基VCSEL同材料体系的TM偏振高对比度亚波长光栅反射镜。通过理论仿真,分析了光垂直于基底入射时不同光栅参数对反射率的影响,并给出了最优值以及误差范围,同时也探究了光垂直于表面入射时TM偏振下的反射率,此外,考虑实际制备方面的限制因素,研究了光栅形状对反射率的影响。在HCG的制备方面,通过合理设计实验,对光栅反射镜的工艺流程以及工艺条件进行优化,重点研究了电子束曝光、ICP刻蚀等关键技术。研究发现曝光剂量对HCG占空比以及形貌的影响很大,选择合适的曝光剂量才能得到精度高、形貌好的图形,同时深入研究了实验中设定的凹槽宽度对占空比的影响。深入研究了ICP刻蚀过程中HCG占空比等因素对光栅刻蚀速率及形貌影响。在上述研究的基础上,结合外延生长、紫外光刻、湿法刻蚀及氧化等工艺技术,制备出结构参数满足设计要求的HCG反射镜。对亚波长光栅反射镜进行测试,结果表明其在850nm波段可以实现宽带高反射,研究结果为其在GaAs基VCSEL中的应用提供了理论及技术支撑。