随着高性能和高集成度光电探测器的快速发展,高速光纤通信系统、军事领域和成像系统对高响应带宽和高量子效率光电探测器的需求越来越大。对于传统的垂直型PIN光电探测器,高量子效率和高响应带宽之间的相互制约限制了其在高速光纤通信中的应用,因而新型结构的谐振腔增强型光电探测器（Resonant Cavity-enhanced Photodetector,RCE）被发展起来。高对比度亚波长光栅（High Contrast Subwavelength Grating,HCSG）结构简单、易于制备且具有良好的光场调控特性,因此,集成亚波长光栅的光学器件迅速发展起来,基于亚波长光栅的光电探测器也备受关注。本文以新型高对比度亚波长光栅的光场调控特性为核心展开研究。首先,介绍分析高对比度亚波长光栅的理论方法。其次,基于新型高对比度亚波长光栅对光束的高反射、高透射、反射会聚和偏振特性,设计集成周期和非周期新型高对比度亚波长光栅的谐振腔增强型光电探测器。最后,对所设计的光栅进行仿真分析并对整体器件的量子效率和响应带宽进行仿真分析和实验测试。本文主要研究内容和研究成果如下:1、提出一种新型HCSG,此新型HCSG是将局部湿法氧化后的Al2O3作为亚波长光栅的低折射率衬底,形成新型高对比度亚波长光栅。分别对新型周期和非周期HCSG的偏振不敏感、偏振选择、高反射高透射和反射会聚等特性进行设计和仿真分析。2、将新型周期HCSG集成在PIN探测结构上形成RCE光电探测器,在850nm波段新型周期HCSG实现了偏振不敏感和高反射特性,两种模式的偏振光反射率均达到98%以上。器件底部采用13对Ga As/Al0.9Ga0.1As材料的DBR反射镜,对850nm波段的入射光反射率达到98%以上。整体器件的量子效率达到69.6%,半高全宽接近于0.1nm。实验测试器件的响应带宽为10.5GHz。3、将新型非周期HCSG集成在PIN探测结构上形成RCE光电探测器,顶部的新型非周期HCSG实现了850nm波段TM模式偏振光的高反射会聚特性,反射率达到了86.5%且在1.5μm焦距处实现了光束会聚。底部周期型Ga As光栅对入射光实现了偏振选择特性,其中对TM模式的偏振光透射率为96.1%,而对TE模式的偏振光透射率仅为3.7%。整体器件的量子效率达到了71.8%,半高全宽接近于0.1nm。