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復雜且良率與操作特性都相對低落，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準、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，每一項參數(shù)都會增加制程困難度并降低良率與可靠度，因此實際上這類技術(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)整化合物半導體材料或介電質(zhì)材料的化學組成，并周期性交錯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，配合適當?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。而當時的磊晶技術(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垂直共振腔面射型雷射［20］，發(fā)光波長在1.2微米范圍，因為所采用的發(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)，該材料組合導帶能障差異（conduction band offset）較小所以對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，才在實驗室階段達成室溫下脈沖操作，發(fā)光波長為874nm［21］，在1988年由Fumio Koyama與Iga教授團隊進一步達成室溫下連續(xù)波操作［22］［23］，該團隊采用的磊晶成長技術(shù)已經(jīng)由先前制作半導體雷射二極體時所用的液相磊晶法轉(zhuǎn)換為更先進的有機金屬化學氣相沉積法（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)。大約同時期在1989年美國電話電報公司AT&T Bell Lab.（貝爾實驗室）卓以和院士所帶領(lǐng)的研究團隊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國家實驗室、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光半導體雷射二極體后，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熱門的研究題目。