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在信息化浪潮下,由于光纤通信拥有着长距离、大容量、高速率等巨大的优势,各通信网络也开始使用光纤通信作为主要传输方式。近些年来为加快我国宽带建设政府提出了“宽带中国”战略,同时5G技术也逐渐成熟,这些都为光纤通信的发展提供了极大的助力。光探测器作为光通信系统的核心器件之一,对完成光电信号的转换具有关键作用,因此研究具有高光电转换效率和高响应速度的光探测器对FTTX、互联网、大数据、云计算等新型应用的建设以及光通信系统的发展具有重大的意义。用于光纤通信系统中的谐振增强型光探测器(RCE-PD)具有高速、高量子效率的特点很好的解决了探测器中带宽和量子效率之间的矛盾,但是对于工作在1550nm波段处的长波长RCE-PD而言,由于InP基材料的折射率差很小,要想制作出高反射率的分布式布拉格反射镜(DBRs)难度很大,为了解决这个问题,本文提出了一种基于亚波长光栅的单片集成长波长谐振增强型光探测器(monolithic high-contrast grating resonant cavity enhanced photodetector,M-HCG-RCE-PD)。通过深入的理论分析对M-HCG-RCE-PD进行了设计和优化,并进行了相关的工艺研究,实现了M-HCG-RCE-PD的镂空结构。本论文主要研究成果和创新如下:1、提出了基于亚波长光栅的单片集成长波长谐振增强型光探测器。利用亚波长光栅宽光谱、高反射率的特性解决了长波长RCE-PD在制作高反射率DBRs上的难题同时实现了单片集成。2、利用严格耦合波理论(RCWA)对高对比度亚波长光栅(HCG)进行设计,获得了一种对偏振敏感的高反射镜结构。通过仿真计算当HCG厚度为0.185μm,周期为1.07μm,占空比为0.4,以TE偏振光入射时可以在1.5μm到1.6μm波段处得到大于99%的反射率。利用获得的光栅高反射镜,同时建立光探测器的仿真模型进行优化设计,通过仿真优化后得到当器件直径为20μm时M-HCG-RCE-PD的带宽为34GHz,同时在1550nm波长处的量子效率为82%。3、提出了一种新的优化光探测器带宽的途径。一般在优化多层光探测器结构时通常的做法是先优化其中一层,得到最优值后在固定这个值优化下一层,但这么做可能不是很准确,因为无法保证在优化下一层时之前的最优值任为最优值,所以在这里提出了一种新的优化途径,通过引入一个参数K,定义为总本征区厚度与吸收区厚度的比值。通过对参数K的使用同时结合物理模型,可以实现在一次优化过程中完成两层间隔层与一层吸收层的三层光探测器结构的带宽优化工作。4、提出一种实现M-HCG-RCE-PD镂空结构的工艺方案。利用湿法腐蚀成功制备出了M-HCG-RCE-PD的镂空结构,得到了实现镂空结构的关键工艺参数,并解决了镂空结构中可能存在的坍塌问题。同时测量出实现M-HCG-RCE-PD镂空结构中所要用到的腐蚀液的侧腐蚀速率。