VCSEL, koji se u potpunosti naziva laserom koji emituje vertikalnu šupljinu, je vrsta poluprovodničkog lasera. Trenutno je većina VCSEL bazirana na GaAs poluprovodnicima, a talasna dužina emisije je uglavnom u infracrvenom talasnom opsegu.
Godine 1977., profesor Ika Kenichi sa Tehnološkog univerziteta u Tokiju prvi je predložio koncept lasera koji emituje površinu vertikalne šupljine. U prvim danima, on je uglavnom želio da dobije poluprovodnički laser sa jednim longitudinalnim modom sa stabilnim izlazom skraćivanjem dužine šupljine. Međutim, zbog kratke jednosmjerne dužine pojačanja ovog dizajna, bilo je izazovno dobiti lasersko laserstvo, pa su rana istraživanja VCSEL-a bila produžena. Dvije godine kasnije, profesor Yihe Jianyi uspješno je realizovao pulsno laserstvo GaInAsP serije lasera na 77 K koristeći tehnologiju epitaksije tečne faze (metoda epitaksije tečne faze za taloženje čvrstih supstanci iz rastvora i njihovo taloženje na podlogu za stvaranje tankih monokristalnih slojeva ). Godine 1988. GaAs serije VCSEL su uzgojene tehnologijom organskog hemijskog taloženja pare (OCVD) kako bi se postigao kontinuirani rad na sobnoj temperaturi. Uz stalni razvoj epitaksijalne tehnologije, mogu se proizvoditi poluvodičke DBR strukture visoke refleksije, što značajno ubrzava proces istraživanja VCSEL-a. Krajem 20. vijeka, nakon što su istraživačke institucije isprobale različite strukture, glavni status VCSEL ograničenog oksidacijom bio je prilično postavljen. Zatim je prešao u fazu zrelosti, gdje su performanse konstantno optimizovane i poboljšane.
Dijagram presjeka oksidacijskog ograničenog gornjeg emitiranja lasera
Aktivno područje je suštinski dio uređaja. Budući da je VCSEL šupljina vrlo kratka, aktivni medij u šupljini treba da obezbijedi veću kompenzaciju pojačanja za mod lasera.
Prije svega, tri uvjeta moraju biti ispunjena istovremeno da bi se proizveo laser:
1) uspostavljena je distribucija inverzije nosioca u aktivnom području;
2) odgovarajuća rezonantna šupljina omogućava da se stimulisano zračenje vraća više puta kako bi se formirala laserska oscilacija; i
3) strujna injekcija je dovoljno jaka da optički dobitak bude veći ili jednak zbiru različitih gubitaka i da zadovolji određene granične uslove struje.
Tri osnovna uslova odgovaraju konceptu dizajna strukture VCSEL uređaja. Aktivno područje VCSEL-a koristi napetu strukturu kvantnog bunara da uspostavi osnovu za realizaciju interne distribucije inverzije nosioca. U isto vrijeme, rezonantna šupljina s odgovarajućom refleksivnošću je dizajnirana da natjera emitirane fotone da formiraju koherentne oscilacije. Konačno, obezbeđena je dovoljna struja ubrizgavanja da bi se fotonima omogućilo da prevladaju različite gubitke samog uređaja kako bi stvorili trajnu
Ovako je VCSEL objasnio Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., kompanija za optičku komunikaciju.