光子晶体垂直腔面发射激光器是一种新型激光器，具有垂直腔面发射激光器有的所特点，并且光束发散角更小与光纤或其它光学器件耦合更容易、效率更高，同时光子晶体垂直腔面发射激光器还是实现单模大功率的最有效的途径。因而引起全世界科技工作者的高度关注，成为激光技术等领域的研究热点。本论文基于光子晶体的基本理论，系统地研究了GaAs基光子晶体垂直腔面发射激光器的设计、制备和光电特性等，获得了以下研究结果。　　 （1）运用平面波（PWE）展开的理论计算方法，求解分析了光子晶体结构对垂直腔面发射半导体激光器的模式影响。计算光子晶体结构带来的折射率差。通过优化结构设计，设计出性能优良的光子晶体结构激光器。　　 （2）探索出制备光子晶体垂直腔面发射激光器的关键工艺参数，比系统的优化了工艺流程。分析了在湿法氧化工艺中氧化温度、Al组分、氮气流量等参数对氧化速率、氧化层质量的影响，并总结了氧化深度、氧化速率、氧化时间之间的变化规律。总结了精密光刻在光子晶体垂直腔面发射激光器制备中应注意事项。系统分了电子束曝光的方法中：电子束胶的选取、剂量与显影时间的匹配等。同时优化了ICP干法刻蚀条件。最终，通过实验研制出一系列不同晶格常数和占空比的光子晶体垂直腔面发射激光器，制备出GaAs基850nm光子晶体垂直腔面发射激光器。　　 （3）实现了光子晶体垂直腔面发射激光器的单横模激射，验证了光子晶体对面发射激光器的模式控制作用。搭建测试平台对光子晶体垂直腔面发射激光器光电特性、光谱特性和远场光斑等特性进行了系统的测试。经测试知光刻制备的周期a=5μm，空气孔径b=2μm的光子晶体面发射激光器的激射波长852nm，主模线宽小于0.1nm，边模抑制比大于35dB，远场发散角小于10°单模功率1.7mW。优化工艺条件和器件结构，利用电子束曝光制备出周期出a=2μm，空气孔径b=1μm七孔缺陷光子晶体VCSEL，器件激射波长848nm，主模线宽小于0.06nm，器件在不同注入电流下边模抑制比均大于30dB，远场发散角小于6°，单模功率2.3mW。