VCSEL是指从垂直于衬底面射出激光的一种新型结构的半半导体激光器，以砷化镓半导体材料为基础研制。

VCSEL主要有三种结构： 45°镜面型、光栅耦合性、垂直腔型。

VCSEL主要结构分两部分：中心是有源区，包括体异质结和量子阱两种结构；其侧向结构可分为增益导引和环行掩埋异质结构两种。

VCSEL的制作过程：VCSEL的各个半导体层是采用分子束外延（MBE）或金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法在GaAs衬底上外延生长而形成的，大约需要100多层，每层的厚度只有几纳米，在外延生长过程中要确保整个外延层的均匀性。

VCSEL特点：与传统发射激光器相比优点——

·具有较小的原场发散角，发射光束窄且圆，易与光纤进行耦合；

·阈值电流低；

·调制频率高；

·在很宽的温度和电流范围内均以单纵横模工作；

·不必解理，即可完成工艺制作和检测，成本低；

·易于实现大规模阵列及光电集成。

VCSEL应用领域： VCSEL从诞生起就作为新一代光存储和光通信应用的核心器件，应用在光并行处理、光识别、光互联系统、光存储等领域。随着工艺、材料技术改进，VCSEL器件在功耗、制造成本、集成、散热等领域的优势开始显现，逐渐应用于工业加热、环境监测、医疗设备等商业级应用以及3D感知等消费级应用。未来，随着智能化信息世界的不断发展，VCSEL将广泛应用在消费电子3D成像、物联网、数据中心/云计算、自动驾驶等领域。其中，VCSEL在消费电子领域发挥越来越重要的作用，VCSEL可用来进行智能手机人脸识别、无人机避障、VR/AR、扫地机器人、家用摄像头等。

（1）消费电子3D成像：VCSEL是消费电子视觉成像、三维感应的基础元器件，预计2020年，仅智能手机为VCSEL市场贡献超过20亿美元的收入。

（2）物联网：VCSEL是物联网的重要传感器件，预计2025年，全球将有数十亿设备接入物联网，全球物联网市场有望超过30万亿美元。

（3）数据中心/云计算：VCSEL用于数据中心，预计2020年，全球VCSEL数据通讯的市场规模将达到100亿美元。

（4）自动驾驶：VCSEL应用于自动驾驶中的车身通讯、传感器等，预计到2030年，激光雷达的使用数量将超过3亿枚。