縱慧芯光展示用于激光雷達的超小發(fā)散角AR-VCSEL

  ICC訊 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在消費電子產品中出貨量達到數十億顆，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?；赩CSEL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，即將對激光雷達產業(yè)產生深遠的影響。

  相關論文鏈接：

  https://www.nature.com/articles/s41467-024-44754-w

  AR-VCSEL是縱慧芯光在車載激光雷達VCSEL領域的一項開創(chuàng)性技術革新。縱慧芯光已在全球主要國家和地區(qū)取得多項相關專利。

  關于縱慧芯光

  常州縱慧芯光半導體科技有限公司(簡稱：“縱慧芯光”)成立于2015年，致力于垂直腔面激光發(fā)射器(VCSEL)的研發(fā)、設計、生產和制造。隨著智能駕駛需求的激增，車載激光雷達(LiDAR)的需求量也將會快速增大。其中，基于VCSEL的車載激光雷達方案在市場上逐漸呈現出“一統(tǒng)江湖”的趨勢?？v慧芯光經過持續(xù)的投入和研發(fā)，成功開發(fā)出了VCSEL領域內首個發(fā)散角小于傳統(tǒng)VCSEL發(fā)散角20°~30°的AR-VCSEL(增透型垂直腔面發(fā)射激光器)，其發(fā)散角可小于15°。AR-VCSEL技術為縱慧芯光首創(chuàng)，迄今為止，縱慧芯光開發(fā)的AR-VCSEL已累計出貨過百萬顆，是業(yè)內首家量產小角度VCSEL的公司。AR-VCSEL使車載激光雷達的感知更加精準，感知距離更遠，獲得了行業(yè)及客戶的一致好評，得到了市場的認可。