近期，縱慧芯光（Vertilite）在《自然·通訊》線(xiàn)上期刊發(fā)表的論文中展示了用于車(chē)載激光雷達(dá)（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(biāo)志著縱慧芯光在實(shí)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(zhǎng)腔多結(jié)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(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)原理，以及它在激光雷達(dá)光源上顯著的小發(fā)散角性能帶來(lái)的綜合優(yōu)勢(shì)。AR-VCSEL創(chuàng)造了VCSEL領(lǐng)域多項(xiàng)世界紀(jì)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(dá)探測(cè)距離和分辨率。

AR-VCSEL是對(duì)VCSEL基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重大突破。傳統(tǒng)小發(fā)散角的長(zhǎng)腔VCSEL常常受到多波長(zhǎng)激射等問(wèn)題的困擾，與其不同的是，AR-VCSEL通過(guò)引入增透區(qū)和儲(chǔ)光區(qū)，極大地減小了諧振腔的長(zhǎng)度，確保了單縱模（單波長(zhǎng)）的激射，如下圖對(duì)比所示。

縱慧芯光的AR-VCSEL可以通過(guò)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(duì)車(chē)載激光雷達(dá)客戶(hù)的角度需求進(jìn)行定制，如下圖所示。根據(jù)公開(kāi)信息，2023年中國(guó)車(chē)載激光雷達(dá)出貨量71萬(wàn)臺(tái)，大約有50萬(wàn)輛乘用車(chē)配備了激光雷達(dá)，滲透率不到2%，激光雷達(dá)行業(yè)未來(lái)將大有可為。

除了在激光雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用之外，AR-VCSEL中的儲(chǔ)光概念和技術(shù)為表面發(fā)射激光器的設(shè)計(jì)提供了寶貴的工具，包括PCSEL、TCSEL和單模VCSEL等，為其他半導(dǎo)體激光技術(shù)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(shí)SMSR可達(dá)40dB。

VCSEL在消費(fèi)電子產(chǎn)品中出貨量達(dá)到數(shù)十億顆，已成為人類(lèi)歷史上使用最廣泛的激光器，超過(guò)了所有其他激光器類(lèi)型的總使用量�；�于VCSEL的激光雷達(dá)有望在未來(lái)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(shì)，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(dá)中很難探測(cè)200米以上的距離，而AR-VCSEL的出現(xiàn)輕松解決了這一痛點(diǎn)�？v慧芯光認(rèn)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(dá)行業(yè)的廣泛歡迎，累計(jì)出貨已超過(guò)百萬(wàn)顆，即將對(duì)激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

文章來(lái)源：MEMS

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