早期所謂的面射型雷射（surface emitting laser, EBL）本質(zhì)上仍然是邊射型雷射的延伸，基本上其元件結(jié)構(gòu)的共振腔方向仍然與磊晶面互相平行，光子在水平方向的共振腔中來回震蕩直到達(dá)到雷射增益閾值條件后從任一側(cè)的蝕刻或劈裂鏡面射出高準(zhǔn)直性的同調(diào)光，再借由共振腔外部利用蝕刻或其他制程方式形成的周期性光柵［13］-［15］或45度反射鏡面［16］-［18］，使原本水平方向的雷射光束轉(zhuǎn)換成垂直方向，如下圖1-2所示。不過這類型的面射型雷射制程相當(dāng)復(fù)雜且良率與操作特性都相對(duì)低落，許多額外的制程步驟需要克服，例如雷射鏡面與外部反射鏡之間的光軸對(duì)準(zhǔn)、周期性光柵或鏡面蝕刻與高反射率薄膜蒸鍍、外部反射鏡角度微調(diào)等，每一項(xiàng)參數(shù)都會(huì)增加制程困難度并降低良率與可靠度，因此實(shí)際上這類技術(shù)并未獲得廣泛采用。

真正意義上的垂直共振腔面射型雷射（vertical cavity surface emitting lasers, VCSELs）結(jié)構(gòu)是在1977年東京工業(yè)大學(xué)的伊賀健一（Kenichi Iga）教授等人所提出的概念［19］，基本上該元件是由上下兩個(gè)高反射率的反射器夾著具有增益能力的活性層形成雷射共振腔結(jié)構(gòu)，如下圖1-3所示。該雷射結(jié)構(gòu)最關(guān)鍵的技術(shù)在于高品質(zhì)的分布布拉格反射器（distributed bragg reflector, DBR）磊晶成長，基本上是借由調(diào)整化合物半導(dǎo)體材料或介電質(zhì)材料的化學(xué)組成，并周期性交錯(cuò)排列這些不同折射率的材料，如果各層厚度精確控制在四分之一波長的奇數(shù)倍時(shí)，配合適當(dāng)?shù)墓馊肷浣槊孢吔缰禇l件，通常是由高折射率材料入射低折射率材料的情況下，就可以形成高反射率鏡面。而當(dāng)時(shí)的磊晶技術(shù)尚無法獲得符合雷射操作所需高反射率要求的DBR，在1979年H. Soda和Iga教授與末松安晴（YasuharuSuematsu）教授共同發(fā)表利用液相磊晶技術(shù)（liquid phase epitaxy, LPE）成長GalnAsP-InP磷砷化銦鎵一磷化銦材料所制作的第一個(gè)垂直共振腔面射型雷射［20］，發(fā)光波長在1.2微米范圍，因?yàn)樗捎玫陌l(fā)光材料是磷化銦/磷砷化銦鎵系列材料雙異質(zhì)接面結(jié)構(gòu)，該材料組合導(dǎo)帶能障差異（conduction band offset）較小所以對(duì)于注入載子局限能力改善有限，因此初期只能在77K液態(tài)氮冷卻的低溫環(huán)境下以脈沖方式操作，直到1984年改采用載子局限能力更優(yōu)異的砷化鎵/砷化鋁鎵系列材料，才在實(shí)驗(yàn)室階段達(dá)成室溫下脈沖操作，發(fā)光波長為874nm［21］，在1988年由Fumio Koyama與Iga教授團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步達(dá)成室溫下連續(xù)波操作［22］［23］，該團(tuán)隊(duì)采用的磊晶成長技術(shù)已經(jīng)由先前制作半導(dǎo)體雷射二極體時(shí)所用的液相磊晶法轉(zhuǎn)換為更先進(jìn)的有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法（metalorganic chemical vapordeposition, MOCVD，也稱為metalorganic vapor phase epitaxy, MOVPE），這也是目前絕大多數(shù)化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件及高速電子元件所采用的主流磊晶技術(shù)。大約同時(shí)期在1989年美國電話電報(bào)公司AT&T Bell Lab.（貝爾實(shí)驗(yàn)室）卓以和院士所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)利用分子束磊晶技術(shù)（molecular beam epitaxy, MBE）成長全磊晶結(jié)構(gòu)VCSEL元件，并采用離子布植法制作注入載子局限孔徑成功在室溫下達(dá)成電激發(fā)光連續(xù)波操作的成果。

面射型雷射制作技術(shù)也在1980年代中期開始成為眾多公司與研究單位積極發(fā)展的研究課題，包括早期擁有最多VCSEL相關(guān)專利的全錄公司在矽谷的Palo Alto研究中心Xerox PARC (Xerox Palo Alto Research Center, Inc.)、Gore Photonics?Sandia國家實(shí)驗(yàn)室、Bellcore（Telcordia）等。在投入多年的研發(fā)人力與資源之后，1996年起已有包括Honeywell、Mitel、Emcore Mode、Agilent和Cielo等公司推出多種商品化量產(chǎn)產(chǎn)品面市，并且在1999年全球VCSEL元件出貨量已經(jīng)突破1000萬顆。然而相關(guān)的研究仍持續(xù)進(jìn)行中，除了應(yīng)用選擇性氧化技術(shù)制造紅外光光纖通訊用面射型雷射以外，可見光面射型雷射的相關(guān)研究也相當(dāng)引人關(guān)注，特別是在1998年中村修二博士發(fā)表氮化鎵材料所制作的高效能藍(lán)光半導(dǎo)體雷射二極體后，如何制作涵蓋完整可見光頻譜范圍的紅、綠、藍(lán)光面射型雷射也成為具有高度挑戰(zhàn)性的研究主題。除了波長上的考量以外，如何提高調(diào)變頻寬以及制作單模輸出面射型雷射也是相當(dāng)熱門的研究題目。