垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emiltting Laser，缩写为VCSEL)诞生至今已有30多年，凭借其低阈值、高效率、高调制速率、动态单纵模工作、圆形光斑、易与光纤耦合、易二维集成和可在片测试等诸多优点，被广泛应用于光通信、光存储、光互联和光计算等领域。　　然而，通常VCSEL采用圆柱对称波导结构，有源区各向异性较弱，缺乏有效的偏振控制机制，使得偏振状态不稳定，随温度、注入电流等外部条件的变化而变化。偏振不稳定的光输出将对一些对偏振变化敏感的应用产生不良影响，例如，数据通信中导致信噪比的下降和误码率的上升，在激光倍频中因相位失配而导致倍频效率降低，等等。具有偏振稳定光输出的VCSEL将在光通信系统、集成原子钟、激光倍频、气体探测和光谱分析等领域有着重要应用前景，因此偏振特性成为VCSEL研究的一个热点，而通过表面光栅VCSEL结构实现偏振控制的方法，因其偏振稳定性高、与现有工艺兼容性好和引起损耗小等优点而广受关注。　　本论文以实现偏振稳定为核心，围绕光栅VCSEL结构，深入研究偏振与工艺选择的关系，提出并优化亚波长光栅结构参数，获得偏振抑制比达12dB的偏振稳定VCSEL，通过对光栅相位调节研究，发现VCSEL光输出功率与光栅结构参数的内在关系，理论与实验结构吻合。　　1、基于严格耦合波法和增强矩阵法，建立了亚波长光栅VCSEL数学模型，获得VCSEL反射镜反射率、激射波长、驻波场和阈值增益随亚波长光栅结构参数变化关系。发现光栅占空比能够调节输出光功率。优化后的亚波长光栅VCSEL，TE和TM模式间阈值增益比值大于2倍，足以实现对两种偏振模式阈值增益的调控。　　2、深入研究干法刻蚀与湿法刻蚀工艺，结合AlAs湿氮氧化工艺，分析了工艺过程与偏振稳定的关系，提出湿法刻蚀与湿氮工艺相结合的方法，获得的氧化孔径形状的各向异性更大，增加TE和TM模式间的散射损耗差，能够辅助实现偏振稳定。　　3、测试分析了制备得到的亚波长光栅VCSEL。与制备光栅前VCSEL偏振不稳定相比，制备光栅后VCSEL的TE和TM模完全分离，正交偏振抑制比在10-70℃超过10dB，室温下达到12dB；偏振方向由光栅决定，阈值电流仅增大7.14％。实验发现，光输出功率随亚波长光栅占空比在0.6～0.75范围内增加而减小，实验和理论结果相吻合。