VCSEL หรือเรียกเต็มๆ ว่า Vertical Cavity Surface Emitting Laser เป็นเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ชนิดหนึ่ง ปัจจุบัน VCSEL ส่วนใหญ่ใช้สารกึ่งตัวนำ GaAs และความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาจะอยู่ในแถบคลื่นอินฟราเรดเป็นหลัก
ในปี 1977 ศาสตราจารย์ Ika Kenichi แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีโตเกียวได้เสนอแนวคิดของเลเซอร์เปล่งแสงที่พื้นผิวในแนวตั้งเป็นคนแรก ในช่วงแรกๆ เขาต้องการเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบโหมดยาวเดี่ยวเป็นหลักซึ่งมีเอาต์พุตที่เสถียรโดยการลดความยาวของช่องให้สั้นลง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการออกแบบนี้มีความยาวขยายทางเดียวที่สั้น จึงเป็นเรื่องท้าทายในการเลเซอร์เลเซอร์ ดังนั้นการวิจัยในช่วงแรกๆ ของ VCSEL จึงยืดเยื้อออกไป อีกสองปีต่อมา ศาสตราจารย์ Yihe Jianyi ประสบความสำเร็จในการสร้างเลเซอร์เลเซอร์ GaInAsP ซีรีส์ GaInAsP ที่ 77 K โดยใช้เทคโนโลยี epitaxy เฟสของเหลว (วิธีการ epitaxy เฟสของเหลวเพื่อตกตะกอนสารของแข็งจากสารละลายและสะสมไว้บนพื้นผิวเพื่อสร้างชั้นผลึกเดี่ยวบาง ๆ ). ในปี 1988 VCSEL ซีรีส์ GaAs ได้รับการเติบโตขึ้นด้วยเทคโนโลยีการสะสมไอสารเคมีอินทรีย์ (OCVD) เพื่อให้การทำงานต่อเนื่องที่อุณหภูมิห้อง ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีอีปิแอกเชียล ทำให้สามารถผลิตโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ DBR ที่มีการสะท้อนแสงสูงได้ ซึ่งจะช่วยเร่งกระบวนการวิจัยของ VCSEL ได้อย่างมาก ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 หลังจากที่สถาบันวิจัยได้ลองใช้โครงสร้างที่แตกต่างกัน สถานะกระแสหลักของ VCSEL ที่จำกัดออกซิเดชันก็ค่อนข้างจะชัดเจน จากนั้นจึงเคลื่อนเข้าสู่ขั้นของวุฒิภาวะ ซึ่งมีการปรับปรุงและปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง
แผนภาพตัดขวางของเลเซอร์เปล่งแสงด้านบนที่จำกัดการออกซิเดชั่น
พื้นที่แอคทีฟเป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์ เนื่องจากช่อง VCSEL สั้นมาก ตัวกลางที่ใช้งานอยู่ในช่องจึงต้องมีการชดเชยเกนที่มากขึ้นสำหรับโหมดเลเซอร์
ก่อนอื่น ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขสามประการพร้อมกันเพื่อสร้างเลเซอร์:
1) มีการสร้างการกระจายการผกผันของผู้ให้บริการในภูมิภาคที่ใช้งานอยู่
2) ช่องเรโซแนนซ์ที่เหมาะสมช่วยให้รังสีที่ถูกกระตุ้นถูกป้อนกลับหลายครั้งเพื่อสร้างการสั่นของเลเซอร์ และ
3) การฉีดกระแสไฟฟ้ามีความแข็งแรงเพียงพอที่จะทำให้ค่าเกนทางแสงมากกว่าหรือเท่ากับผลรวมของการสูญเสียต่างๆ และเป็นไปตามเงื่อนไขเกณฑ์ปัจจุบันบางประการ
เงื่อนไขหลักสามประการสอดคล้องกับแนวคิดการออกแบบโครงสร้างอุปกรณ์ VCSEL บริเวณที่ใช้งานอยู่ของ VCSEL ใช้โครงสร้างหลุมควอนตัมที่ตึงเครียดเพื่อสร้างพื้นฐานสำหรับการตระหนักถึงการกระจายตัวผกผันของตัวพาภายใน ในเวลาเดียวกัน ช่องเรโซแนนซ์ที่มีการสะท้อนแสงที่เหมาะสมได้รับการออกแบบมาเพื่อทำให้โฟตอนที่ปล่อยออกมาก่อให้เกิดการสั่นที่สอดคล้องกัน ในที่สุด กระแสการฉีดที่เพียงพอจะช่วยให้โฟตอนสามารถเอาชนะการสูญเสียต่างๆ ของอุปกรณ์เพื่อสร้างอายุการใช้งานที่ยั่งยืน
นี่คือวิธีที่บริษัทเซินเจิ้น HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd. ซึ่งเป็นบริษัทสื่อสารด้วยแสง อธิบาย VCSEL