垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种新型的半导体激光器,相对于传统的边发射激光器而言具有低阈值,单纵模工作,发散角小,动态调制频率高,与其它器件兼容性好,易实现二维集成等优点,因此在光通信、光互联、光储存、图像信号处理等方面有着重要的应用前景。由于常规边缘发射半导体激光器激光腔结构是非对称的,所以激光腔的增益介质晶体有很强的各向异性,它输出的横电模线性偏振锁定到一个固定轴上。而垂直腔面发射激光器是圆柱形对称结构,激光腔的晶体有比较弱的各向异性,因此需用四能级量子阱模型-自旋反向模型(SFM)来描述它输出的偏振态特性。根据SFM理论,垂直腔面发射激光器输出的偏振方向沿着激光腔有源区横截面的任一方向,或者优先取向于正交坐标基矢下的任一方向。外界环境的变化如偏置电流、光反馈、光注入、频率失谐等等都将使偏振方向发生变化。本文主要研究了外光反馈对VCSEL偏振开关特性和偏振双稳特性的影响。研究表明,对于偏振开关效应,偏振保持光反馈使PS过程更为缓慢,P-I曲线上出现了两个偏振模式的共存区域。偏振选择光反馈可以用来激射某一模式而抑制另一模式,选择哪一偏振方向的反馈,VCSEL就倾向与在该方向上激射;对于偏振双稳效应,本文分别从单次外光反馈和多次外光反馈条件下对其进行了研究,在单次光反馈情况下,随着反馈系数的增大,无论是偏振保持光反馈还是偏振选择光反馈,VCSEL的偏振双稳特性如开关电流,双稳环宽度等都有明显的变化;而在多次光反馈情况下,这些变化将更加明显,并且反馈率越大,变化幅度越大。这些现象说明,对于端面反射率比较高的垂直腔面发射激光器,单次光反馈近似尽管能在一定程度上反映一些物理事实,但是有时会掩盖了一些物理现象,毕竟理论上来说外腔的存在会导致无穷多次反馈光作用于激光器。因此,当反馈率增大到一定程度时,要研究垂直腔面发射激光器的偏振双稳效应,仅考虑外腔一次反馈不能很好地反应实际情况,需要考虑多次反馈。该论文的研究将对研究偏振双稳和偏振开关的学者具有一定的指导意义。