VCSEL, ki se v celoti imenuje površinski oddajni laser z navpično votlino, je neke vrste polprevodniški laser. Trenutno večina VCSEL temelji na polprevodnikih GaAs, valovna dolžina emisije pa je večinoma v infrardečem valovnem pasu.
Leta 1977 je profesor Ika Kenichi s tehnološke univerze v Tokiu prvič predlagal koncept površinsko oddajajočega laserja z navpično votlino. V zgodnjih dneh je predvsem želel pridobiti en longitudinalni polprevodniški laser s stabilnim izhodom s skrajšanjem dolžine votline. Vendar pa je bilo zaradi kratke enosmerne dolžine ojačanja te zasnove težko doseči lasersko sevanje, zato so bile zgodnje raziskave VCSEL podaljšane. Dve leti kasneje je profesor Yihe Jianyi uspešno realiziral impulzno lasersko laserje serije GaInAsP pri 77 K z uporabo tehnologije epitaksije v tekoči fazi (metoda epitaksije v tekoči fazi za obarjanje trdnih snovi iz raztopine in njihovo odlaganje na substrat za ustvarjanje tankih plasti monokristalov ). Leta 1988 so GaAs serije VCSEL gojili s tehnologijo organskega kemičnega naparjevanja (OCVD), da bi dosegli neprekinjeno delovanje pri sobni temperaturi. Z nenehnim razvojem epitaksialne tehnologije je mogoče izdelati polprevodniške DBR strukture z visoko odbojnostjo, kar bistveno pospeši raziskovalni proces VCSEL. Ob koncu 20. stoletja, potem ko so raziskovalne ustanove preizkusile različne strukture, je bil glavni status z oksidacijo omejenega VCSEL precej določen. Nato je prešel v fazo zrelosti, kjer se je zmogljivost nenehno optimizirala in izboljševala.
Diagram preseka oksidacijsko omejenega laserja, ki seva z vrha
Aktivno območje je bistveni del naprave. Ker je votlina VCSEL zelo kratka, mora aktivni medij v votlini zagotoviti večjo kompenzacijo ojačanja za laserski način.
Prvič, za ustvarjanje laserja morajo biti hkrati izpolnjeni trije pogoji:
1) vzpostavljena je porazdelitev inverzije nosilcev v aktivni regiji;
2) ustrezna resonančna votlina omogoča, da se stimulirano sevanje večkrat vrne nazaj, da se tvori lasersko nihanje; in
3) vbrizgavanje toka je dovolj močno, da je optično ojačenje večje ali enako vsoti različnih izgub in izpolnjuje določene pogoje tokovnega praga.
Trije primarni pogoji ustrezajo zasnovi strukture naprave VCSEL. Aktivno območje VCSEL uporablja napeto strukturo kvantne vrtine, da vzpostavi osnovo za realizacijo porazdelitve notranje inverzije nosilcev. Hkrati je zasnovana resonančna votlina z ustrezno odbojnostjo, da oddani fotoni tvorijo koherentna nihanja. Končno je zagotovljen zadosten vbrizgalni tok, ki omogoča fotonom, da premagajo različne izgube same naprave in ustvarijo trajno
Tako je Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., podjetje za optično komunikacijo, pojasnilo VCSEL.