VCSEL的基本工作原理與其他的半導體激光器相類似。都是通過將電流注入到有源區(qū),并在有源區(qū)內(nèi)提供足夠的增益,才有光模式激發(fā)出來。VCSEL中光子的壽命只是略短于邊發(fā)射激光器,與邊發(fā)射激光器不同的是其極短的腔長及反射鏡極高的反射率。本節(jié)主要對VCSEL相關內(nèi)容進行介紹。
不過,一些在邊發(fā)射激光器中應用的近似方法就無法在分析VCSEL的工作原理時繼續(xù)使用,正是因為如此,才得以發(fā)現(xiàn)一些VCSEL與邊發(fā)射激光器所不同的特點。比如,邊發(fā)射激光器的軸向限制因子通常都是根據(jù)諧振腔的長度來近似計算的,但是用同樣的方法來計算VCSEL這樣極短的諧振腔時就不再適用。由于駐波的影響,軸向限制因子就會有很大的改變。如果將一個很薄的有源區(qū)設在駐波的波峰處,則軸向限制因子幾乎要加倍計算。而且,對于邊發(fā)射激光器來說,增益和自發(fā)輻射都是在假定大體積、連續(xù)的光模式密度的情況下計算的。但是,如果光諧振腔尺寸在某一方向減小,就必須考慮光模式密度的分立特性,就像在有源區(qū)小尺寸范圍內(nèi)考慮電子態(tài)密度一樣。