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光子晶体垂直腔面发射激光器是近几年快速发展起来的一种新型激光器。同传统垂直腔面发射激光器相比,具备了前者所有的优点,并且可以实现高功率的单模输出,同时提高与单模光纤的耦合效率,且阈值电流也很低。这些优点使光子晶体垂直腔面发射激光器成为了光电子领域的研究热点。通过改变光子晶体的空气孔形状,可以有效的实现偏振模式选择。国外的研究机构对此进行了一定程度的研究,而在国内尚无此方面的研究成果。本论文依靠实验室工艺条件,对椭圆孔光子晶体垂直腔面发射激光器的设计,制备和测试等进行了研究,获得了以下研究进展和成果: (1)模拟了不同尺寸,不同刻蚀深度的椭圆孔对光子晶体垂直腔面发射激光器输出模式的影响,通过计算双折射,分析了不同尺寸的椭圆孔光子晶体对垂直腔面发射激光器偏振模式的影响,从中分析总结规律特点,为实际制作器件做好理论指导。 (2)在前期项目的基础上,进一步探索优化了关键工艺条件。通过大量的实验研究了氧化规律,金电极剥离工艺,光刻工艺和电子束曝光,ICP刻蚀工艺。通过实验摸索,形成了高成品率和高稳定性的制作光子晶体垂直腔面发射激光器的工艺流程。 (3)制作出了单模单偏振的椭圆孔光子晶体垂直腔面发射激光器,验证了光子晶体对面发射激光器的模式和偏振控制作用。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。成功制成了实现了偏振模式的选择的椭圆孔光子晶体VCSEL。测试结果远场发散角小于10°,边模抑制比大于30dB,主模线宽小于0.1nm,在Y方向输出功率为1.57mW,X方向输出功率为0.08mW,两者相差了20倍。