1997外腔面发射激光器的概念由M.库兹涅佐夫（M.Kuznetsov）等人提出，并首次获得输出基横模近衍射极限的圆形光斑且输出功率超过0.5瓦。典型的外腔面发射激光器结构如图所示，泵浦光源一般使用光纤耦合输出的半导体激光器，泵浦光经过准直聚焦系统，以一定角度入射到半导体增益芯片上（半导体外延片）。半导体增益芯片主要由前端的多量子阱（Multiple Quantum Well，MQW）有源区和后端的分布布拉格反射镜（Distributed Bragg Reflective Mirror，DBR）组成，其中DBR在外腔面发射激光器中作为激光谐振腔的一个端镜。耦合输出镜（Output Coupler mirror，OC）与DBR一起构成所谓的外腔，在激光器中起到调节稳定光腔和选模的作用。热沉键合在半导体增益芯片的最后端，为激光器提供散热。与面发射激光器相比，保留了下DBR，上方的DBR由外腔镜代替，外腔面发射激光器的量子阱个数一般为10个以上，比面发射激光器有源区量子阱个数要多一些。

当泵浦光入射到半导体增益芯片上时，量子阱的势垒区吸收泵浦光子能量，产生光生载流子；光生载流子扩散，被量子阱俘获，在量子阱中发生辐射跃迁，为激光波长提供增益，DBR与外腔镜一起构成了谐振腔，形成激光振荡，选择激光模式，耦合输出激光。

相比于其他类型的激光器，外腔面发射激光器具有以下特点：①与固体薄片激光器相比，外腔面发射激光器的波长可利用半导体能带工程，根据需要自行设计，覆盖了从可见光到近红外的宽广实用波段。②与面发射激光器相比较，外腔面发射激光器可采用大的泵浦光斑，避免强泵浦下的光学损伤，获得基模数10W及更高的输出功率，而面发射激光器由于模式需要，其功率被限制在毫瓦量级；其次因为采用光泵浦，外腔面发射激光器的增益芯片无须掺杂，也无须欧姆接触，这不仅使外延片的生长更简单，质量更可靠，还避免了自由载流子吸收和焦耳热，提高了激光器转换效率；另外，外腔面发射激光器是外腔结构，可以在激光腔内插入相应的光学元件实现更多的功能。③与边发射半导体激光器比较，外腔面发射激光器可获得TEM₀₀模，近衍射极限圆形光斑的理想光束质量，能方便地耦合进入光纤。

外腔面发射激光器工艺流程：半导体基片清洗→芯片外延生长→芯片测试→芯片减薄抛光→芯片/散热片表面金属化工艺→芯片/散热片铟焊封装工艺→芯片键合封装。