VCSEL, který se v plném znění nazývá Vertical Cavity Surface Emitting Laser, je druh polovodičového laseru. V současné době je většina VCSEL založena na polovodičích GaAs a vlnová délka emise je převážně v pásmu infračervených vln.
V roce 1977 profesor Ika Kenichi z Tokijské technologické univerzity poprvé navrhl koncept povrchově emitujícího laseru s vertikální dutinou. V počátcích chtěl především získat polovodičový laser s jedním podélným videm se stabilním výkonem zkrácením délky dutiny. Avšak kvůli krátké délce jednosměrného zisku tohoto návrhu bylo náročné získat laserový laser, takže raný výzkum VCSEL byl prodloužen. O dva roky později profesor Yihe Jianyi úspěšně realizoval pulzní lasery laserů řady GaInAsP při 77 K pomocí technologie epitaxe v kapalné fázi (metoda epitaxe v kapalné fázi pro vysrážení pevných látek z roztoku a jejich ukládání na substrát za účelem vytvoření tenkých monokrystalických vrstev ). V roce 1988 byly VCSEL řady GaAs pěstovány technologií organické chemické depozice z plynné fáze (OCVD), aby bylo dosaženo nepřetržitého provozu při pokojové teplotě. S neustálým vývojem epitaxní technologie lze vyrábět polovodičové DBR struktury s vysokou odrazivostí, což výrazně urychluje výzkumný proces VCSEL. Na konci 20. století, poté, co výzkumné instituce vyzkoušely různé struktury, byl status hlavního proudu VCSEL s omezením oxidace do značné míry nastaven. Poté se posunulo do fáze zralosti, kdy byl výkon neustále optimalizován a vylepšován.
Schéma řezu oxidačně omezeným horním emitujícím laserem
Aktivní oblast je nezbytnou součástí zařízení. Protože dutina VCSEL je velmi krátká, aktivní médium v dutině musí poskytovat větší kompenzaci zisku pro režim laseru.
Pro vytvoření laseru musí být splněny tři podmínky současně:
1) je stanovena distribuce inverze nosiče v aktivní oblasti;
2) vhodná rezonanční dutina umožňuje, aby se stimulované záření mnohokrát vrátilo zpět k vytvoření laserové oscilace; a
3) proudová injekce je dostatečně silná, aby optické zesílení bylo větší nebo rovné součtu různých ztrát a splnilo určité prahové podmínky proudu.
Tři primární podmínky odpovídají konceptu návrhu struktury zařízení VCSEL. Aktivní oblast VCSEL používá napjatou strukturu kvantové studny k vytvoření základu pro realizaci vnitřní distribuce inverze nosiče. Současně je navržena rezonanční dutina s vhodnou odrazivostí, aby emitované fotony vytvořily koherentní oscilace. Konečně je poskytován dostatečný injekční proud, aby umožnil fotonům překonat různé ztráty samotného zařízení a vytvořit trvalé
Takto vysvětlila společnost Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., optická komunikační společnost, VCSEL.