1979年日本东京工业大学第一次报道了底面发射半导体激光器,他们采用抛光衬底上生长的数十微米厚的金层,在外延片的表面生长金或锡与衬底面构成谐振腔,获得了波长为1.18微米的垂直激光发射。1984年日本东京工业大学采用环形电极增强反射率的方法,首次报道了室温下脉冲工作的砷化铝镓/砷化镓底面发射半导体激光器,该激光器激射波长为0.874微米,阈值电流为510毫安。1998年德国乌尔姆大学采用30对p型分布式布拉格反射器(distributed bragg reflector,DBR)和24对n型分布式布拉格反射器,有源区采用砷化镓铟/砷化镓多量子阱,有源区直径为200微米,底面发射半导体激光器实现了350毫瓦的输出功率10%的转换效率。2005年中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制出有源区直径为500微米的底面发射半导体激光器,连续输出功率达到1.95瓦。2005年美国普林斯顿光子公司研制出连续输出功率为3瓦的底面发射半导体激光器。
底面发射半导体激光器的p电极被封装到热沉上,有源区距离p面电极的距离较近,激光器在工作过程中产生的热量能迅速地传导到热沉上,因此底面发射半导体激光器的散热特性好,更适合于高功率工作。底面发射半导体激光器结构中的p型DBR反射率大于n型DBR,利于激光通过衬底发射。由于衬底材料对短波长的光产生强烈的吸收,但是对于波长大于920纳米的光吸收较小,所以底面发射半导体激光器的波长均大于920纳米。底面发射半导体激光器的结构见图。从出光面往上依次为:n面电极、低掺杂衬底、n型DBR、n型空间层、量子阱有源区、p型空间层、氧化限制层、p型DBR、p型盖层、p面电极。