VCSEL หรือเรียกเต็ม ๆ ว่า Vertical Cavity Surface Emitting Laser เป็นเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ชนิดหนึ่งปัจจุบัน VCSEL ส่วนใหญ่ใช้สารกึ่งตัวนำ GaAs และความยาวคลื่นที่เปล่งออกมาส่วนใหญ่อยู่ในแถบคลื่นอินฟราเรด
ในปี 1977 ศาสตราจารย์ Ika Kenichi แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีโตเกียวได้เสนอแนวคิดของเลเซอร์เปล่งพื้นผิวในโพรงแนวตั้งเป็นครั้งแรกในช่วงแรก เขาต้องการเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์โหมดแนวยาวเดี่ยวที่มีเอาต์พุตคงที่โดยการลดความยาวของโพรงให้สั้นลงเป็นหลักอย่างไรก็ตาม เนื่องจากระยะเกนทางเดียวที่สั้นของการออกแบบนี้ จึงเป็นเรื่องยากที่จะได้เลเซอร์สลิง ดังนั้นการวิจัยในช่วงแรกของ VCSEL จึงยืดเยื้อออกไปสองปีต่อมา ศาสตราจารย์ Yihe Jianyi ประสบความสำเร็จในการสร้างพัลซิ่งเลเซอร์ซีรีส์ GaInAsP ที่ 77 K โดยใช้เทคโนโลยี epitaxy เฟสของเหลว (วิธีการของ epitaxy เฟสของเหลวเพื่อตกตะกอนสารที่เป็นของแข็งจากสารละลายและฝากไว้บนพื้นผิวเพื่อสร้างชั้นผลึกเดี่ยวบาง ๆ ).ในปี พ.ศ. 2531 VCSEL ซีรีส์ GaAs ได้รับการพัฒนาขึ้นด้วยเทคโนโลยีการสะสมไอระเหยของสารเคมีอินทรีย์ (OCVD) เพื่อให้ได้การทำงานที่ต่อเนื่องที่อุณหภูมิห้องด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี epitaxial ทำให้สามารถผลิตโครงสร้าง DBR ของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการสะท้อนแสงสูง ซึ่งช่วยเร่งกระบวนการวิจัยของ VCSEL ได้อย่างมากในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 หลังจากที่สถาบันวิจัยได้ทดลองใช้โครงสร้างต่างๆ สถานะกระแสหลักของ VCSEL ที่จำกัดออกซิเดชันก็ค่อนข้างชัดเจนจากนั้นจึงย้ายเข้าสู่ช่วงเติบโต ซึ่งประสิทธิภาพได้รับการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง
ไดอะแกรมของการออกซิเดชัน จำกัด เลเซอร์เปล่งแสงด้านบน
ภูมิภาคที่ใช้งานเป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์เนื่องจากช่อง VCSEL นั้นสั้นมาก ตัวกลางที่ใช้งานอยู่ในช่องจำเป็นต้องให้การชดเชยเกนที่มากขึ้นสำหรับโหมดการให้แสง
ก่อนอื่น ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขสามประการพร้อมกันเพื่อสร้างเลเซอร์:
1) มีการสร้างการกระจายการผกผันของผู้ให้บริการในภูมิภาคที่ใช้งานอยู่
2) ช่องเรโซแนนซ์ที่เหมาะสมช่วยให้รังสีที่ถูกกระตุ้นป้อนกลับหลายครั้งเพื่อสร้างการสั่นของเลเซอร์และ
3) การฉีดกระแสแรงพอที่จะทำให้อัตราขยายทางแสงมากกว่าหรือเท่ากับผลรวมของการสูญเสียต่างๆ และตรงตามเงื่อนไขเกณฑ์ปัจจุบัน
เงื่อนไขหลักสามประการสอดคล้องกับแนวคิดการออกแบบโครงสร้างอุปกรณ์ VCSELพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ของ VCSEL ใช้โครงสร้างหลุมควอนตัมที่มีความเครียดเพื่อสร้างพื้นฐานสำหรับการกระจายการผกผันของพาหะภายในในเวลาเดียวกัน ช่องเรโซแนนซ์ที่มีการสะท้อนแสงที่เหมาะสมได้รับการออกแบบมาเพื่อทำให้โฟตอนที่ปล่อยออกมาเกิดการสั่นที่สอดคล้องกันในที่สุด กระแสการฉีดที่เพียงพอถูกจัดเตรียมไว้เพื่อให้โฟตอนสามารถเอาชนะการสูญเสียต่างๆ ของตัวอุปกรณ์เองเพื่อสร้างอายุการใช้งานที่ยาวนาน
นี่คือวิธีที่ Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd. ซึ่งเป็นบริษัทสื่อสารด้วยแสงอธิบาย VCSEL