VCSEL, ktorý sa v úplnom znení nazýva laserom vyžarujúcim povrch s vertikálnou dutinou, je druh polovodičového lasera. V súčasnosti je väčšina VCSEL založená na polovodičoch GaAs a vlnová dĺžka emisie je hlavne v pásme infračervených vĺn.
V roku 1977 profesor Ika Kenichi z Tokijskej technologickej univerzity prvýkrát navrhol koncept povrchovo vyžarujúceho lasera s vertikálnou dutinou. V prvých dňoch chcel hlavne získať polovodičový laser s jedným pozdĺžnym režimom so stabilným výkonom skrátením dĺžky dutiny. Avšak kvôli krátkej dĺžke jednosmerného zisku tohto dizajnu bolo náročné získať laserový laser, takže skorý výskum VCSEL sa predĺžil. O dva roky neskôr profesor Yihe Jianyi úspešne realizoval pulzné lasovanie laserov série GaInAsP pri 77 K pomocou technológie epitaxie v kvapalnej fáze (metóda epitaxie v kvapalnej fáze na vyzrážanie pevných látok z roztoku a ich nanášanie na substrát, aby sa vytvorili tenké vrstvy monokryštálov ). V roku 1988 boli VCSEL série GaAs pestované technológiou organickej chemickej depozície z pár (OCVD), aby sa dosiahla nepretržitá prevádzka pri izbovej teplote. S neustálym vývojom epitaxnej technológie je možné vyrábať polovodičové DBR štruktúry s vysokou odrazivosťou, čo výrazne urýchľuje výskumný proces VCSEL. Na konci 20. storočia, po tom, čo výskumné inštitúcie vyskúšali rôzne štruktúry, bol hlavný prúd VCSEL s obmedzenou oxidáciou takmer stanovený. Potom prešiel do štádia zrelosti, kde sa výkon neustále optimalizoval a zlepšoval.
Sekčný diagram oxidačne limitovaného horného emitujúceho lasera
Aktívna oblasť je podstatnou súčasťou zariadenia. Pretože dutina VCSEL je veľmi krátka, aktívne médium v dutine musí poskytovať väčšiu kompenzáciu zisku pre režim lasera.
Na vytvorenie lasera musia byť splnené tri podmienky súčasne:
1) je stanovená distribúcia inverzie nosiča v aktívnej oblasti;
2) vhodná rezonančná dutina umožňuje, aby sa stimulované žiarenie mnohonásobne vrátilo späť na vytvorenie laserovej oscilácie; a
3) prúdová injekcia je dostatočne silná na to, aby optický zisk bol väčší alebo rovný súčtu rôznych strát a spĺňal určité prahové podmienky prúdu.
Tri primárne podmienky zodpovedajú koncepcii návrhu štruktúry zariadenia VCSEL. Aktívna oblasť VCSEL využíva napnutú štruktúru kvantovej studne na vytvorenie základu pre realizáciu distribúcie internej inverzie nosiča. Súčasne je navrhnutá rezonančná dutina s vhodnou odrazivosťou, aby emitované fotóny vytvárali koherentné oscilácie. Nakoniec je poskytnutý dostatočný vstrekovací prúd, ktorý umožní fotónom prekonať rôzne straty samotného zariadenia, aby sa vytvorila trvalá
Takto vysvetlila spoločnosť Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., optická komunikačná spoločnosť, VCSEL.