A VCSEL, amelyet teljes egészében függőleges üreges felületkibocsátó lézernek neveznek, egyfajta félvezető lézer.Jelenleg a legtöbb VCSEL GaAs félvezetőkre épül, és az emissziós hullámhossz főleg az infravörös hullámsávban van.
1977-ben Ika Kenichi, a Tokiói Műszaki Egyetem professzora javasolta először a függőleges üregű felületkibocsátó lézer koncepcióját.A kezdeti időkben főként az üreg hosszának lerövidítésével egyetlen longitudinális módusú félvezető lézert akart szerezni stabil kimenettel.Ennek a kialakításnak a rövid, egyirányú erősítési hosszának köszönhetően azonban kihívást jelentett a lézeres lézerezés megvalósítása, így a VCSEL korai kutatása elhúzódott.Két évvel később Yihe Jianyi professzor sikeresen megvalósította a GaInAsP sorozatú lézerek impulzuslézerezését 77 K-en folyadékfázisú epitaxiás technológiával (folyadékfázisú epitaxiás módszer, amellyel szilárd anyagokat csapnak ki az oldatból és leraknak a hordozóra, hogy egykristályos vékony rétegeket hozzanak létre ).1988-ban a GaAs sorozatú VCSEL-eket szerves kémiai gőzlerakódás (OCVD) technológiával termesztették, hogy szobahőmérsékleten folyamatos működést érjenek el.Az epitaxiális technológia folyamatos fejlesztésével nagy fényvisszaverő képességű félvezető DBR szerkezetek gyárthatók, ami jelentősen felgyorsítja a VCSEL kutatási folyamatát.A 20. század végén, miután a kutatóintézetek különféle struktúrákat kipróbáltak, nagyjából beállt az oxidációkorlátozott VCSEL mainstream státusza.Ezután az érettségi szakaszba lépett, ahol a teljesítményt folyamatosan optimalizálták és javították.
Korlátozott oxidációjú felső kibocsátó lézer metszeti diagramja
Az aktív régió a készülék lényeges része.Mivel a VCSEL üreg nagyon rövid, az üregben lévő aktív közegnek nagyobb erősítést kell kompenzálnia a lézeres üzemmódhoz.
Először is három feltételnek kell egyszerre teljesülnie a lézer előállításához:
1) létrejön a vivőinverziós eloszlás az aktív régióban;
2) egy megfelelő rezonáns üreg lehetővé teszi a stimulált sugárzás többszöri visszacsatolását, hogy lézerrezgés alakuljon ki;és
3) az árambefecskendezés elég erős ahhoz, hogy az optikai erősítés nagyobb vagy egyenlő legyen, mint a különböző veszteségek összege, és megfeleljen bizonyos áramküszöb-feltételeknek.
A három elsődleges feltétel megfelel a VCSEL eszközszerkezet tervezési koncepciójának.A VCSEL aktív régiója megfeszített kvantumkút szerkezetet használ a belső vivőinverziós eloszlás megvalósításának alapjainak megteremtésére.Ugyanakkor egy megfelelő reflexiós rezonanciaüreget alakítanak ki, hogy a kibocsátott fotonok koherens oszcillációt alkossanak.Végül elegendő befecskendezési áramot biztosítanak ahhoz, hogy a fotonok leküzdjék magának az eszköznek a különféle veszteségeit, hogy tartós
Így magyarázta a VCSEL a Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd. optikai kommunikációs vállalat.