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垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL）是一种被广泛应用于光通讯、气体检测以及3D传感等领域的半导体激光器,具有低阈值电流、易于二维集成、高调制速率等优势。为了提高系统的可靠性和稳定性,本文设计了一种振荡波长在900-940 nm附近调谐的内腔液晶可调谐VCSEL。基于时域有限差分法模拟光场在器件中的分布,获得在各种液晶厚度和折射率下激光器的共振波长,并分析了该结构获得宽范围波长调谐和偏振稳定输出的物理特性。设计的液晶可调谐激光器波长调谐范围的模拟结果达到42.4 nm,并对偏振性进行模拟和实验上的分析。主要的研究工作如下:1.结构设计工作:液晶微腔结构设计,包括高对比度光栅和液晶层,和半VCSEL器件结构的设计,包括有源区、分布式布拉格反射镜和共振腔。基于严格耦合波理论设计了一种利用液晶作为低折射率材料的Si/Si O2复合高对比光栅作为上反射镜的内腔液晶可调谐VCSEL,当940 nm TM偏振光入射时,通过优化各项参数得到宽带（Δλ=256 nm）高反射率（R>99%）且具有偏振稳定性的光栅结构,满足VCSEL顶部腔面反射镜的要求。基于传递矩阵法和时域有限元差分法对分布式布拉格反射镜的反射率进行了计算,对反射镜对数、材料折射率对比度和生长顺序分别进行讨论,当材料为Al0.9Ga0.1As/Al0.1Ga0.9As,对数为25对时,结构的反射率超过99%,带宽超过150 nm;基于费米黄金法则,利用PICS3D软件对有源区进行模拟,运用控制变量法得到940 nm时材料增益最大时的量子阱结构参数,得到阱宽为0.007μm、垒宽为0.1μm的In0.17Ga0.83As/Al0.3Ga0.7As量子阱结构在940 nm波长处的峰值增益为4771.2 cm-1;2.调谐及偏振特性研究:通过时域有限元差分法对共振腔的光场分布进行计算,通过优化得到最佳的液晶厚度。当液晶微腔厚度为2002 nm时,器件有最大的调谐范围,当液晶折射率从1.65变化至1.5时,共振波长从936.9 nm变化至894.5 nm处,以915.7 nm为中心,调谐范围为42.4 nm。通过对不同腔长条件下器件的阈值增益进行计算,可以发现器件对不同的入射偏振光有明显的差异,在厚度为2002 nm、液晶折射率在1.7至1.55的变化过程中可以实现偏振稳定输出,并通过实验制备了液晶盒,测试液晶对偏振光的双折射性。