VCSEL主要由三部分组成（见图1），即激光工作物质，破裂源和光学腔。工作物质是发射激光的物质，但它不会随时发射激光。它必须被破裂源激发，以形成粒子数反转并发射激光。然而，以这种方式获得的激光寿命短并且强度不太高。高，并且有许多光波模式，并且方向性非常差。因此，必须穿过由顶部镜子和底部镜子（底部镜子）组成的腔体，在激光腔体中放大和振荡，并通过顶部镜子（镜子）输出，并输出光线仅集中在输出的中间没有氧化层（Ox ide LayerS）。这形成了垂直腔表面的激光发射，这是稳定的。具有一定功率的连续，高质量激光。垂直腔面发射激光器（VCSEL）及其阵列是一种新型半导体激光器，是光子器件集成的重大突破。 VCSEL在结构上与传统的横向发射端部发射激光器非常不同。末端发射激光的出射光垂直于芯片的解理面;相反，VCSEL的发光光束垂直于芯片表面（见图2）。与传统的端部发射激光器相比，光学腔的这种方向差异导致VCSEL的性能好得多。这种独特的V C S E L易于实现二维平面阵列，而端发射激光器由于侧光而难以实现二维阵列。远大和近场分布的小发散角和圆对称性大大提高了与光纤的耦合效率。已经证实，与多模光纤的耦合效率大于90％;端射发射激光器具有较大的发散角和射束空间分布是不对称的，因此很难提高其耦合效率。由于V C S E L的光学腔长度极短，纵向模间距增大，并且可以在宽温度范围内获得单纵模操作。动态调制频率高并且腔体积减小，使得其自发发射因子比传统的端部发射激光器高几个数量级，这导致许多物理性质的巨大改进。显着低或没有阈值激光可以显着降低器件功率和热能消耗。由于在外延晶片像传统的端部发射激光器一样被切割和封装之后不必测试从表面射出的光，因此它可以实现“片上”。测试，这可以简化流程并大大降低制造成本。此外，其工艺与平面硅工艺兼容，使光电子与电子器件的集成变得容易。 （1）低开圆形激光束，易与光纤耦合; （2）高速光纤网络传输的快速调制功能; （3）组件技术-jSiIC系统类似，适用于：产品（4）在切割和包装元件之前，可以对每个晶粒特性进行水位测试，降低批量生产成本; （5）可制成lD或2Dlaserarray，便于串行或并行光纤传输。 VCSEL不仅广泛应用于条形码扫描仪，还广泛应用于电信交换机，数据通信网络，自由空间数据传输，光存储，激光打印机，DVD播放器，安全光栅，测量设备，光电控制，流体和气体监测。 ，荧光疗法，影印和荧光检测，眼科学等。多反应区设计（又名双极级联VCSEL）。当允许反馈时，允许不同能量值之间的差异超过100％。通道连接的VCSEL：使用通道到通道（n + p +），可以建立电子友好的n-n + p + -p-i-n结构，并且可以影响其他结构的分子。 （例如以埋地隧道结（BTJ）的形式）。镜子的机械（MEMS）调整可用于广泛调整VCSEL。 “芯片键合”或者“芯片融合”或“芯片融合”。 VCSEL：两种不同的半导体材料可用于制造不同特性的底层。单片光学泵VCSEL：两个堆叠的VCSEL，其中一个使用光学器件泵送另一个。纵向VCSEL集成监控二极管：光电二极管与VCSEL的后视镜集成在一起。横向VCSEL集成监控二极管：使用合适的VCSEL芯片石方法，可以制造LED以测量相邻VCSEL的发光强度。带外部谐振腔的VCSEL，参考VECSEL或磁盘激光器。 VECSEL是传统激光二极管的光学泵。这种布置允许装置具有可以泵送的更宽的区域，因此可以吸收更多的能量，大约30W。外腔还允许腔内技术，例如倍频，单频操作和飞秒脉冲锁模。垂直腔半导体光放大器VCSOA。与振荡器不同，该器件优化了放大器。因为VOSOA必须在极限下工作，所以希望减少镜子的反射以减少反馈。为了使信号最大化，这些器件将包含大量量子阱（已证明光学泵浦器件具有21-28个量子阱），导致比典型VCSEL（约5％）更大的信号增加。该器件在窄线宽扩展器（大约十几GHz）上工作，可能具有增强滤波器的效果。