VCSEL, yang dipanggil Laser Pemancar Permukaan Rongga Menegak sepenuhnya, adalah sejenis laser semikonduktor.Pada masa ini, kebanyakan VCSEL adalah berdasarkan semikonduktor GaAs, dan panjang gelombang pelepasan terutamanya dalam jalur gelombang inframerah.
Pada tahun 1977, Profesor Ika Kenichi dari Universiti Teknologi Tokyo mula-mula mencadangkan konsep laser pemancar permukaan rongga menegak.Pada hari-hari awal, beliau terutamanya ingin mendapatkan laser semikonduktor mod longitudinal tunggal dengan output yang stabil dengan memendekkan panjang rongga.Walau bagaimanapun, disebabkan oleh panjang keuntungan sehala yang pendek reka bentuk ini, adalah mencabar untuk mendapatkan pengelasan laser, jadi penyelidikan awal VCSEL telah berpanjangan.Dua tahun kemudian, Profesor Yihe Jianyi berjaya merealisasikan pengikatan berdenyut laser siri GaInAsP pada 77 K menggunakan teknologi epitaksi fasa cecair (kaedah epitaksi fasa cecair untuk memendakan bahan pepejal daripada larutan dan mendepositkannya pada substrat untuk menghasilkan lapisan nipis kristal tunggal ).Pada tahun 1988, VCSEL siri GaAs telah ditanam dengan teknologi pemendapan wap kimia organik (OCVD) untuk mencapai operasi berterusan pada suhu bilik.Dengan perkembangan berterusan teknologi epitaxial, struktur DBR semikonduktor dengan pemantulan tinggi boleh dihasilkan, yang mempercepatkan proses penyelidikan VCSEL dengan ketara.Pada penghujung abad ke-20, selepas institusi penyelidikan telah mencuba struktur yang berbeza, status arus perdana VCSEL terhad pengoksidaan telah ditetapkan.Ia kemudiannya bergerak ke peringkat kematangan, di mana prestasi sentiasa dioptimumkan dan dipertingkatkan.
Gambar rajah keratan bagi laser pemancar atas terhad pengoksidaan
Kawasan aktif ialah bahagian penting peranti.Oleh kerana rongga VCSEL adalah sangat pendek, medium aktif dalam rongga perlu menyediakan lebih banyak pampasan keuntungan untuk mod pengelasan.
Pertama sekali, tiga syarat mesti dipenuhi serentak untuk menghasilkan laser:
1) pengagihan penyongsangan pembawa di kawasan aktif ditubuhkan;
2) rongga resonan yang sesuai membolehkan sinaran yang dirangsang disalurkan semula berkali-kali untuk membentuk ayunan laser;dan
3) suntikan semasa cukup kuat untuk membuat keuntungan optik lebih besar daripada atau sama dengan jumlah pelbagai kerugian dan memenuhi syarat ambang semasa tertentu.
Tiga syarat utama sepadan dengan konsep reka bentuk struktur peranti VCSEL.Kawasan aktif VCSEL menggunakan struktur telaga kuantum tegang untuk mewujudkan asas untuk merealisasikan taburan penyongsangan pembawa dalaman.Pada masa yang sama, rongga resonan dengan pemantulan yang sesuai direka untuk menjadikan foton yang dipancarkan membentuk ayunan yang koheren.Akhir sekali, arus suntikan yang mencukupi disediakan untuk membolehkan foton mengatasi pelbagai kehilangan peranti itu sendiri untuk mencipta
Beginilah cara Shenzhen HDV Optoelektronik Technology Co., Ltd., sebuah syarikat komunikasi optik, menjelaskan VCSEL.