近期，縱慧芯光（Vertilite）在《自然·通訊》線上期刊發(fā)表的論文中展示了用于車載激光雷達（LiDAR）的創(chuàng)新產(chǎn)品——超小發(fā)散角AR-VCSEL（增透型垂直腔面發(fā)射激光器）。AR-VCSEL標志著縱慧芯光在實現(xiàn)低發(fā)散和高亮度方面取得了重大突破，克服了傳統(tǒng)長腔多結VCSEL所面臨的限制。

在這篇論文中，縱慧芯光展示了AR-VCSEL增透腔簡潔的設計原理，以及它在激光雷達光源上顯著的小發(fā)散角性能帶來的綜合優(yōu)勢。AR-VCSEL創(chuàng)造了VCSEL領域多項世界紀錄，包括小發(fā)散角（4.1° in FWHM或8.0° in D86 full angle）、高亮度（> 40 kW·mm⁻² sr⁻¹）和單模光功率（28.4 mW single mode lasing）等，顯著提高了基于VCSEL的激光雷達探測距離和分辨率。

AR-VCSEL是對VCSEL基本結構設計的重大突破。傳統(tǒng)小發(fā)散角的長腔VCSEL常常受到多波長激射等問題的困擾，與其不同的是，AR-VCSEL通過引入增透區(qū)和儲光區(qū)，極大地減小了諧振腔的長度，確保了單縱模（單波長）的激射，如下圖對比所示。

縱慧芯光的AR-VCSEL可以通過控制氧化層限制因子從而控制其D86發(fā)散角在8-20度的任意角度，可以非常便利地針對車載激光雷達客戶的角度需求進行定制，如下圖所示。根據(jù)公開信息，2023年中國車載激光雷達出貨量71萬臺，大約有50萬輛乘用車配備了激光雷達，滲透率不到2%，激光雷達行業(yè)未來將大有可為。

除了在激光雷達領域的應用之外，AR-VCSEL中的儲光概念和技術為表面發(fā)射激光器的設計提供了寶貴的工具，包括PCSEL、TCSEL和單模VCSEL等，為其他半導體激光技術提供了潛在的提升空間。下圖縱慧芯光展示了VCSEL的單模功率記錄：28.4mW，同時SMSR可達40dB。

VCSEL在消費電子產(chǎn)品中出貨量達到數(shù)十億顆，已成為人類歷史上使用最廣泛的激光器，超過了所有其他激光器類型的總使用量�；�于VCSEL的激光雷達有望在未來幾年將其成本降低至100美元。AR-VCSEL具有和傳統(tǒng)VCSEL同樣的成本優(yōu)勢，但其亮度可以有幾倍的提升，如下圖所示。

傳統(tǒng)的VCSEL在激光雷達中很難探測200米以上的距離，而AR-VCSEL的出現(xiàn)輕松解決了這一痛點�？v慧芯光認為AR-VCSEL在200米到400米這一范圍將大顯身手。AR-VCSEL已經(jīng)得到激光雷達行業(yè)的廣泛歡迎，累計出貨已超過百萬顆，即將對激光雷達產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠的影響。

文章來源：MEMS

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