縱慧芯光展示用于激光雷達(dá)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(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?；赩CSEL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。

  相關(guān)論文鏈接：

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

  AR-VCSEL是縱慧芯光在車(chē)載激光雷達(dá)VCSEL領(lǐng)域的一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性技術(shù)革新。縱慧芯光已在全球主要國(guó)家和地區(qū)取得多項(xiàng)相關(guān)專(zhuān)利。

  關(guān)于縱慧芯光

  常州縱慧芯光半導(dǎo)體科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)：“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(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造。隨著智能駕駛需求的激增，車(chē)載激光雷達(dá)(LiDAR)的需求量也將會(huì)快速增大。其中，基于VCSEL的車(chē)載激光雷達(dá)方案在市場(chǎng)上逐漸呈現(xiàn)出“一統(tǒng)江湖”的趨勢(shì)。縱慧芯光經(jīng)過(guò)持續(xù)的投入和研發(fā)，成功開(kāi)發(fā)出了VCSEL領(lǐng)域內(nèi)首個(gè)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(shù)為縱慧芯光首創(chuàng)，迄今為止，縱慧芯光開(kāi)發(fā)的AR-VCSEL已累計(jì)出貨過(guò)百萬(wàn)顆，是業(yè)內(nèi)首家量產(chǎn)小角度VCSEL的公司。AR-VCSEL使車(chē)載激光雷達(dá)的感知更加精準(zhǔn)，感知距離更遠(yuǎn)，獲得了行業(yè)及客戶(hù)的一致好評(píng)，得到了市場(chǎng)的認(rèn)可。