典型的VCSEL結(jié)構(gòu)主要由p型DBR、n型DBR與光學(xué)共振腔所組成。上下DBR提供縱向的光學(xué)共振腔，然而在橫方向的電流局限與光學(xué)局限上仍需進(jìn)一步適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)與對(duì)應(yīng)方式。如圖3-14所示，VCSEL主要有四種典型的基本結(jié)構(gòu)：蝕刻空氣柱結(jié)構(gòu)（etched air-post）、離子布植式結(jié)構(gòu)（ion implanted）、再成長(zhǎng)掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)（regrown buried heterostructure）與氧化局限結(jié)構(gòu)（oxide-confined）。接下來我們將分別針對(duì)這四種結(jié)構(gòu)作介紹，其中由于氧化局限式VCSEL結(jié)構(gòu)可以同時(shí)提供橫向的載子與光學(xué)局限，也是目前最常使用的技術(shù)。

首先，形成橫方向光與電局限最簡(jiǎn)單的方式即是蝕刻出一個(gè)桂狀或是平臺(tái)狀的結(jié)構(gòu)，如圖3-14（a）所示。為了要求制作出橫方向具有微小截面積與平坦的垂直側(cè)壁，這種蝕刻制程必須借由化學(xué)輔助離子束蝕刻或是反應(yīng)離子蝕刻技術(shù)［27］-［30］。由于蝕刻后的結(jié)構(gòu)造成空氣與半導(dǎo)體之間具有很大的折射率差異，因此在橫方向上具有強(qiáng)烈的光學(xué)局限，由于中央和周圍的折射率差異太大，高次橫向模態(tài)可以存在，因此在這種結(jié)構(gòu)下的VCSEL通常在達(dá)到閾值電流后會(huì)表現(xiàn)出多重橫向模態(tài)［31］。除此之外，蝕刻空氣桂結(jié)構(gòu)容易因?yàn)槲g刻而造成側(cè)壁的破壞形成非輻射復(fù)合中心，進(jìn)而增加閾值電流，此外隨著蝕刻深度的加深將會(huì)增加光學(xué)的繞射損失與隨之而來嚴(yán)重的熱阻等問題，都是制作蝕刻空氣柱結(jié)構(gòu)時(shí)必須考量的重點(diǎn)。

其次，如圖3-14（b）結(jié)構(gòu)所示，利用離子布植技術(shù)來定義出橫方向的電流注入?yún)^(qū)，其原理是利用高能量的質(zhì)子或離子束將其布植于上DBR的區(qū)域造成晶體結(jié)構(gòu)的破壞而形成絕緣體。因此注入電流將會(huì)被局限在中央主動(dòng)區(qū)的小區(qū)域，然而如何避免因?yàn)殡x子布植而造成主動(dòng)區(qū)的損壞將是制作此種VCSEL結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)，因?yàn)橹鲃?dòng)區(qū)被離子轟擊而破壞后將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的非輻射復(fù)合，而增加閾值電流。雖然電流路徑能被離子布植技術(shù)所定義，但是此種結(jié)構(gòu)并不存在橫方向的光學(xué)局限機(jī)制，因此橫方向的光學(xué)局限將是由熱引起的正折射率差異與因載子注入所引起的負(fù)折射率差異之間的相互競(jìng)爭(zhēng)所決定［211［32］，在此情形下，由于空間燒洞（spatial hole burning） 效應(yīng)的存在使得離子布植VCSEL結(jié)構(gòu)具有非常復(fù)雜的多重橫向模態(tài)［33］。

第三種VCSEL結(jié)構(gòu)是利用再成長(zhǎng)掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)的VCSEL，這種結(jié)構(gòu)與蝕刻空氣柱VCSEL結(jié)構(gòu)比較，可以有效避免過大的橫向折射率差異所引起的高次模態(tài)行為，并可以提高散熱效率，如圖3-14（c） 結(jié)構(gòu)所示。此結(jié)構(gòu)利用蝕刻技術(shù)去除共振腔周圍的材料，然后接著利用再成長(zhǎng)的方式將被蝕刻的區(qū)域取代為高能隙與低折射率的材料，利用此項(xiàng)技術(shù)可以同時(shí)達(dá)到橫方向光與電流局限的需求。然而制作再成長(zhǎng)掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)的VCSEL需要相當(dāng)高的技術(shù)門檻，這是由于通常再成長(zhǎng)的材料必須含有高鋁含量的材料才能達(dá)到高能隙與低折射率材料的要求，但是高鋁含量的材料很容易氧化，在再成長(zhǎng)前去除自然氧化的部分是相當(dāng)困難的，所以特殊的蝕刻技術(shù)與避免空氣的曝露都是磊晶再成長(zhǎng)的重要技術(shù)。

至于第四種結(jié)構(gòu)則是相對(duì)而言制作上較為方便的方式，利用選擇性氧化的方式可以同時(shí)達(dá)到橫方向光與電的局限，如圖3-14（d）結(jié)構(gòu)所示。因?yàn)檠趸瘜拥男纬墒抢棉D(zhuǎn)換DBR中高鋁含量的AlGaAs材料成為絕緣的AlOx氧化物，在VCSEL共振腔周圍形成氧化物，可以限制電流往中央的主動(dòng)區(qū)流動(dòng)，氧化層同時(shí)具備低折射率的特性以達(dá)到光學(xué)局限的效果。氧化層的位置可以被設(shè)計(jì)在VCSEL的DBR內(nèi)不同位置，愈靠近主動(dòng)層，對(duì)于載子與光學(xué)的局限愈好，若將氧化層設(shè)計(jì)在光學(xué)共振駐波的峰值位置，光學(xué)局限的效果非常強(qiáng)烈；若設(shè)計(jì)在光學(xué)共振駐波的節(jié)點(diǎn)位置，比較容易達(dá)到單模操作并可以避免光經(jīng)過氧化層的散射損失。