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光子晶体是一种具有周期结构的光学介质。通过控制材料介电常数的周期性，一个给定波长、给定传播方向的电磁波可以被终止传播，这是光子晶体材料最重要的特性，即禁带特性。这一独特的性质，使得人们像半导体控制电子那样控制光子成为了可能。除此之外，光子晶体还具有的性质有：光子禁带对自发辐射的调制作用.光子晶体缺陷微腔的高品质因子，光子晶体波导对横向光场的调制作用，光子晶体内光传播的异常色散特性等。
由于光子晶体对横向光场具有很好的调制作用，我们将其引入到垂直腔面发射激光器以实现激光器的高功率单横模光输出。垂直腔面发射激光器的上分布式布拉格反射镜(DBR)区刻蚀带有缺陷的周期性分布的空气孔后，光场被很好地限制在中心的缺陷孔中，这样就能制作较大的氧化孔，以实现高功率单模输出。这样得到的光子晶体垂直腔而发射激光器具有很宽的单模波长范围和单模高功率等优点。
但对于光子晶体VCSEL而言，影响其单模特性的因素不仅仅有基本的光子晶体结构。由于在设计光子晶体结构时，总是从将光子晶体空气孔设计成理想的圆柱形，而实际器件受到工艺水平限制，得到的光子晶体结构总是与理论值存在着一定的差异。并且，在设计光子晶体结构时，参考的主要是有效折射率模型，而没有考虑原先氧化限制型VCSEL中氧化孔的作用。因此，本课题从理论上研究分析了工艺误差与氧化孔对器件单模特性的影响，主要内容如下：
(1)首先基于光子晶体光纤理论与光子晶体能带理论，用FDTD方法进行编程计算，研究了非理想光子晶体对器件单模特性的影响；再基于光学微腔理论，通过计算光子晶体VCSEL的品质因数、远场特性等特性，研究了非理想光子晶体对激光器单模特性的影响，并分析了这种影响与光子晶体空气孔刻蚀深度之间的关系。然后将结果与前一种方法进行比较，发现这两种方法具有一致性。
(2)同样基于光学微腔原理，研究了氧化限制型光子晶体VCSEL中氧化孔的大小对激光器单模特性的影响与小氧化孔时氧化孔形状变化对器件单模特性的影响，并在不同刻蚀深度下进行了比较，得到了光子晶体VCSEL器件单模特性随氧化孔变化的规律。