VCSEL（垂直腔面發射雷射器）的工作原理主要基於受激輻射和諧振腔效應。具體來說，VCSEL的工作過程如下：
能量激發。通過泵浦源（如電流或光能）激發半導體中的電子從價帶躍遷到導帶。當電子從導帶回到價帶時，以光能的形式釋放能量。
諧振放大。VCSEL具有一個由頂部和底部布拉格反射鏡組成的諧振腔。這些反射鏡之間形成了一個光學共振腔，其長度僅為波長量級。當光在諧振腔內反射時，通過增益介質，受雷射的多次能量反饋，使得光強不斷增強，最終形成雷射。
垂直發射。由於諧振腔的結構，VCSEL產生的雷射是垂直於襯底表面發射的。這種設計不僅提高了光束質量，還使得VCSEL適合於二維集成，有利於大規模生產和套用。
VCSEL的獨特性能使其在高速通信、生物醫學、光計算等領域具有廣泛的套用前景。