垂直腔面发射激光器(VCSEL)是当前光电子学领域最活跃的研究课题之一。它与传统的边发射激光器相比具有更优越的特性，例如，具有极低的阈值、较小的远场发散角、调制频率高、易实现单纵模工作和二维集成，无须解理封装即可进行在片测试等，所以，它被广泛应用于光纤通讯、并行光互联、光信息处理、光神经网络等领域。 本文建立了一个直接耦合的准三维理论模型，通过有限差分法求解泊松方程、载流子扩散方程、热传导方程和光场方程的自洽解，研究了VCSEL的热场分布特性，并实现了电、热和光场的耦合，同时考虑了N-DBR及双氧化限制层对VCSEL特性的影响。通过对这些相互关联的特性进行数值计算，分析了器件结构、材料参数和工作条件等对等势线分布、注入有源区的电流密度、有源区中的载流子浓度、光场强度以及温度分布的影响，并研究了这些特性之间的相互影响。 具体工作可以概括如下：首先，研究了VCSEL的热场特性，分析了电流扩展，材料参数和工作条件对于温度分布的影响；其次，从电极电压入手，计算出激光器中的等势线分布，并对不同深度处的电压和电流分布进行比较，研究了高阻区的不同位置和不同厚度、限制层和出射窗口半径的大小对电流密度、载流子浓度和温度分布的影响；再次，实现了电、光、热耦合，求出了阈值电压，计算了不同偏置电压下的电流密度分布、载流子浓度分布和热场分布，分析了温度和载流子浓度变化对折射率、费米能级和光场的影响；最后，给出了考虑N-DBR和双氧化限制层时激光器中的等势线分布，分析了N-DBR和双氧化限制层对VCSEL电流密度、载流子浓度、温度和光场分布的影响。 结果表明，当不考虑N-DBR的影响时，我们的理论计算结果与文献报道相符；但通过计算可知N-DBR对VCSEL特性有较大影响，如果不考虑会带来误差；同时双氧化限制层为VCSEL器件提供了一种降低阈值，抑制高阶横模的方法。