VCSEL, koji se u cijelosti naziva površinski emitirajući laser s okomitom šupljinom, vrsta je poluvodičkog lasera.Trenutno se većina VCSEL-a temelji na GaAs poluvodičima, a valna duljina emisije je uglavnom u infracrvenom valnom pojasu.
Godine 1977. profesor Ika Kenichi s Tehnološkog sveučilišta u Tokiju prvi je predložio koncept površinskog emitiranja lasera s vertikalnom šupljinom.U ranim danima uglavnom je želio dobiti poluvodički laser s jednim uzdužnim modom sa stabilnim izlazom skraćivanjem duljine šupljine.Međutim, zbog kratkog jednosmjernog pojačanja ovog dizajna, bilo je izazovno dobiti lasersko lasersko zračenje, pa je rano istraživanje VCSEL-a produljeno.Dvije godine kasnije, profesor Yihe Jianyi uspješno je realizirao pulsirajuće laseriranje GaInAsP serije lasera na 77 K koristeći tehnologiju epitaksije u tekućoj fazi (metoda epitaksije u tekućoj fazi za taloženje krutih tvari iz otopine i njihovo taloženje na podlogu za stvaranje tankih slojeva monokristala ).Godine 1988. GaAs serija VCSEL-a uzgajana je tehnologijom organskog kemijskog taloženja iz pare (OCVD) kako bi se postigao kontinuirani rad na sobnoj temperaturi.Konstantnim razvojem epitaksijalne tehnologije mogu se proizvoditi poluvodičke DBR strukture s visokom refleksijom, što značajno ubrzava proces istraživanja VCSEL-a.Krajem 20. stoljeća, nakon što su istraživačke institucije isprobale različite strukture, glavni status VCSEL-a ograničenog oksidacijom bio je prilično postavljen.Zatim je prešao u fazu zrelosti, gdje se performanse stalno optimizirale i poboljšavale.
Dijagram presjeka lasera s gornjom emisijom ograničene oksidacije
Aktivna regija je bitan dio uređaja.Budući da je VCSEL šupljina vrlo kratka, aktivni medij u šupljini mora osigurati veću kompenzaciju pojačanja za način rada lasera.
Prije svega, tri uvjeta moraju biti ispunjena istovremeno za generiranje lasera:
1) uspostavljena je distribucija inverzije nositelja u aktivnom području;
2) prikladna rezonantna šupljina dopušta da se stimulirano zračenje vraća mnogo puta u obliku laserske oscilacije;i
3) ubrizgavanje struje dovoljno je jako da optičko pojačanje bude veće ili jednako zbroju različitih gubitaka i da zadovolji određene uvjete praga struje.
Tri primarna uvjeta odgovaraju konceptu dizajna strukture VCSEL uređaja.Aktivno područje VCSEL-a koristi napetu strukturu kvantne jame za uspostavljanje osnove za realizaciju distribucije interne inverzije nositelja.U isto vrijeme, rezonantna šupljina s odgovarajućom refleksijom dizajnirana je kako bi emitirani fotoni formirali koherentne oscilacije.Konačno, osigurana je dovoljna struja ubrizgavanja kako bi se omogućilo fotonima da prevladaju različite gubitke samog uređaja kako bi se stvorio trajan
Ovako je Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., tvrtka za optičke komunikacije, objasnila VCSEL.