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随着当代信息网络技术的飞速发展,人们对高速信息处理、高速信息传输能力、传输容量等方面的需求标准也在不断地提升。可调谐垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL）凭借其独有的圆形对称光斑、低功耗、单纵模、波长连续可调、易于2-D阵列以及低成本等特点,成为了领域内最具核心竞争力的理想光源。但由于VCSEL特殊的圆形对称波导谐振腔以及作为反馈的DBR镜不具备偏振选择功能,偏振模式间的各向异性较弱,使得可调谐VCSEL不具备稳定的单偏振模式输出特性。本文以实现VCSEL稳定的单偏振输出以及宽的调谐范围为目标,从理论与实验上开展了相关研究,设计了三种具有偏振稳定、宽波长调谐范围的新型可调谐VCSEL结构,分别为内腔亚波长光栅结构、顶部波状反射镜结构以及内腔液晶结构。在对可调谐VCSEL器件相关工艺研究的基础上,制备了基于内腔亚波长光栅结构的可调谐VCSEL器件,并对器件的输出特性进行了测试与分析。具体的研究工作及相关研究结论如下:（1）在基于内腔亚波长光栅的可调谐VCSEL器件结构研究中,利用亚波长光栅的双折射和抗反射特性,实现对输出偏振模式的控制以及波长调谐范围提升。优化后可调谐VCSEL腔内偏振模式间的共振波长在材料增益谱上实现了最大17.5nm（TE类型）和28nm（TM类型）的波长分离值,可实现稳定的单偏振模式输出。实验制备的器件在20℃时,输出功率为1.6m W,波长调谐范围为22.7nm,正交偏振抑制比（Orthogonal Polarization Suppression Ratio,OPSR）>20d B。（2）在基于顶部波状反射镜的可调谐VCSEL结构研究中,利用波状结构对偏振模式间引入的反射损耗差,实现对输出偏振模式的控制。研究了结构参数对偏振模式反射特性的影响。在研究的基础上,设计了具有高反射率、大反射带宽以及高偏振选择比的波状结构作为可调谐VCSEL的顶部反射镜。在84.5nm的连续波长调谐范围内,TM模式的阈值增益始终大于TE模式,最大增幅超过10倍,使可调谐VCSEL实现了稳定的单偏振模式输出。（3）在基于内腔液晶的可调谐VCSEL结构研究中,设计了具有内部耦合层的新型液晶可调谐VCSEL结构实现对器件自由光谱范围的提升。优化后,波长调谐范围从27.4nm拓展到41.1nm。在偏振特性的研究中,分析了偏振模式间的共振波长与阈值特性随液晶厚度的变化关系,阐明了液晶厚度对影响可调谐VCSEL输出偏振模式的内在机理。