VCSEL, kuris visiškai vadinamas vertikalios ertmės paviršiaus spinduliuojančiu lazeriu, yra puslaidininkinis lazeris. Šiuo metu dauguma VCSEL yra pagrįsti GaAs puslaidininkiais, o emisijos bangos ilgis daugiausia yra infraraudonųjų bangų juostoje.
1977 m. Tokijo technologijos universiteto profesorius Ika Kenichi pirmą kartą pasiūlė vertikalios ertmės paviršių spinduliuojančio lazerio koncepciją. Pirmosiomis dienomis jis daugiausia norėjo gauti vieno išilginio režimo puslaidininkinį lazerį su stabilia galia, sutrumpindamas ertmės ilgį. Tačiau dėl šio dizaino trumpo vienpusio stiprinimo ilgio buvo sudėtinga gauti lazerinį lazerį, todėl ankstyvieji VCSEL tyrimai užsitęsė. Po dvejų metų profesorius Yihe Jianyi sėkmingai įgyvendino GaInAsP serijos lazerių impulsinį lazeravimą esant 77 K, naudodamas skystosios fazės epitaksijos technologiją (skystosios fazės epitaksijos metodas, skirtas nusodinti kietas medžiagas iš tirpalo ir nusodinti jas ant substrato, kad susidarytų ploni vieno kristalo sluoksniai). ). 1988 m. GaAs serijos VCSEL buvo auginami organinio cheminio nusodinimo garais (OCVD) technologija, kad būtų užtikrintas nuolatinis veikimas kambario temperatūroje. Nuolat tobulinant epitaksinę technologiją, galima pagaminti puslaidininkines DBR struktūras su dideliu atspindžiu, kas žymiai pagreitina VCSEL tyrimų procesą. XX amžiaus pabaigoje, mokslinių tyrimų institucijoms išbandžius įvairias struktūras, pagrindinė ribotos oksidacijos VCSEL būsena buvo beveik nustatyta. Tada jis perėjo į brandos etapą, kur našumas buvo nuolat optimizuojamas ir tobulinamas.
Riboto oksidacijos viršutinio spinduliavimo lazerio pjūvio diagrama
Aktyvi sritis yra esminė prietaiso dalis. Kadangi VCSEL ertmė yra labai trumpa, ertmėje esanti aktyvioji terpė turi kompensuoti daugiau lazerio režimo.
Visų pirma, norint generuoti lazerį, vienu metu turi būti įvykdytos trys sąlygos:
1) nustatomas nešlio inversijos pasiskirstymas aktyvioje srityje;
2) tinkama rezonansinė ertmė leidžia daug kartų grąžinti stimuliuojamą spinduliuotę, kad susidarytų lazerio virpesiai; ir
3) srovės įpurškimas yra pakankamai stiprus, kad optinis stiprinimas būtų didesnis arba lygus įvairių nuostolių sumai ir atitiktų tam tikras srovės slenksčio sąlygas.
Trys pagrindinės sąlygos atitinka VCSEL įrenginio struktūros projektavimo koncepciją. Aktyvioji VCSEL sritis naudoja įtemptą kvantinio šulinio struktūrą, kad sukurtų pagrindą vidiniam nešiklio inversijos pasiskirstymui realizuoti. Tuo pačiu metu sukurta rezonansinė ertmė su atitinkamu atspindžiu, kad skleidžiami fotonai sudarytų koherentinius virpesius. Galiausiai suteikiama pakankamai įpurškimo srovės, kad fotonai galėtų įveikti įvairius paties prietaiso nuostolius ir sukurti ilgalaikį
Taip VCSEL paaiškino optinio ryšio bendrovė Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd.