1977年由日本的H.索达、K.伊贺等人研制出世界上第一只顶面发射半导体激光器，采用磷化砷镓铟有源层，双异质结结构，发射波长为1.3微米，反射镜是金-锌合金，在低温-196℃下实现激射。由于衬底具有完全吸收光束，反射率很低（小于80%），阈值电流很高。1983年提出了第一个外延生长的反射镜。1988年实现了砷化铝镓/砷化镓的顶面发射半导体激光器的室温脉冲激射，实现了阈值电流20～30毫安，输出功率1～2毫瓦，外微分量子效率10%～20%。

顶面发射半导体激光器有源区由几个纳米级厚的量子阱组成，而DBR由交替的高低折射率介质层构成并提供光学反馈。顶面发射半导体激光器有源区直径和腔长只有微米量级，实现低阈值电流和高微分量子效率。与边发射半导体激光器相比，顶面发射半导体激光器具有光束发散角小、圆形光斑以及良好的动态单纵模特性。顶面发射半导体激光器结构见图。

顶面发射半导体激光器示意图

美国贝尔实验室将垂直共振腔表面放射激光中超晶格有源层厚度减少到单量子阱极限厚度，采用光泵浦实现了室温下的连续工作。630～670纳米波段的磷铟镓铝/磷铟化镓主要应用于DVD读写头、条形码扫描、光学传感、葡萄糖检测等方面；780纳米的磷铟镓铝/砷化镓垂直腔面发射激光器在光记录技术和光盘读写中有重要的应用；850纳米的砷镓铝/砷化镓垂直腔面发射激光器在短程光纤通信系统（小于500米）已经广泛应用；980纳米的砷镓铟/砷化镓垂直腔面发射激光器是固体激光器增益介质和光纤放大器重要泵浦源，在短距离数据传输和光互联中应用广泛；1310纳米和1550纳米波段处于光纤低色散和低衰减窗口，在中长距离超高速并行光纤通信上有着无法比拟的优势。