VCSEL, i cili quhet në tërësi një lazer me sipërfaqe të zgavrës vertikale, është një lloj lazeri gjysmëpërçues. Aktualisht, shumica e VCSEL-ve bazohen në gjysmëpërçuesit GaAs dhe gjatësia e valës së emetimit është kryesisht në brezin e valëve infra të kuqe.
Në vitin 1977, Profesor Ika Kenichi i Universitetit të Teknologjisë në Tokio propozoi për herë të parë konceptin e një lazeri me zgavër vertikale që lëshon sipërfaqe. Në ditët e para, ai kryesisht donte të merrte një lazer gjysmëpërçues të vetëm gjatësor me dalje të qëndrueshme duke shkurtuar gjatësinë e zgavrës. Megjithatë, për shkak të gjatësisë së shkurtër të fitimit në një drejtim të këtij dizajni, ishte sfiduese për të marrë laser me laser, kështu që hulumtimi i hershëm i VCSEL u zgjat. Dy vjet më vonë, profesori Yihe Jianyi realizoi me sukses lasing pulsues të lazerëve të serisë GaInAsP në 77 K duke përdorur teknologjinë e epitaksisë së fazës së lëngshme (metoda e epitaksisë në fazë të lëngshme për të precipituar substanca të ngurta nga tretësira dhe për t'i depozituar ato në substrat për të gjeneruar shtresa të holla me një kristal ). Në 1988, VCSEL-të e serisë GaAs u rritën me teknologjinë e depozitimit kimik organik të avullit (OCVD) për të arritur funksionimin e vazhdueshëm në temperaturën e dhomës. Me zhvillimin e vazhdueshëm të teknologjisë epitaksiale, mund të prodhohen struktura gjysmëpërçuese DBR me reflektim të lartë, gjë që përshpejton ndjeshëm procesin e kërkimit të VCSEL. Në fund të shekullit të 20-të, pasi institucionet kërkimore kishin provuar struktura të ndryshme, statusi i zakonshëm i VCSEL me oksidim të kufizuar ishte pothuajse i vendosur. Më pas kaloi në fazën e pjekurisë, ku performanca u optimizua dhe përmirësohej vazhdimisht.
Diagrami seksional i lazerit me emetim të kufizuar të oksidimit
Zona aktive është pjesa thelbësore e pajisjes. Për shkak se zgavra VCSEL është shumë e shkurtër, mediumi aktiv në zgavër duhet të sigurojë më shumë kompensim fitimi për modalitetin lasing.
Para së gjithash, tre kushte duhet të plotësohen njëkohësisht për të krijuar një lazer:
1) vendoset shpërndarja e përmbysjes së bartësit në rajonin aktiv;
2) një zgavër rezonante e përshtatshme lejon që rrezatimi i stimuluar të kthehet shumë herë për të formuar një lëkundje lazer; dhe
3) injeksioni aktual është mjaft i fortë për të bërë fitimin optik më të madh ose të barabartë me shumën e humbjeve të ndryshme dhe të plotësojë disa kushte të pragut aktual.
Tre kushtet kryesore korrespondojnë me konceptin e projektimit të strukturës së pajisjes VCSEL. Rajoni aktiv i VCSEL përdor një strukturë të tendosur të pusit kuantik për të krijuar bazën për realizimin e shpërndarjes së brendshme të përmbysjes së bartësit. Në të njëjtën kohë, një zgavër rezonante me reflektim të përshtatshëm është projektuar për t'i bërë fotonet e emetuara të formojnë lëkundje koherente. Së fundi, sigurohet rrymë e mjaftueshme injektimi për t'i mundësuar fotoneve të kapërcejnë humbje të ndryshme të vetë pajisjes për të krijuar një jetë të qëndrueshme
Kështu shpjegoi VCSEL Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., një kompani komunikimi optik.