纵慧芯光展示用于激光雷达的超小发散角AR-VCSEL

  ICC讯 近期，纵慧芯光(Vertilite)在《自然·通讯》线上期刊发表的论文中展示了用于车载激光雷达(LiDAR)的创新产品——超小发散角AR-VCSEL(增透型垂直腔面发射激光器)。AR-VCSEL标志着纵慧芯光在实现低发散和高亮度方面取得了重大突破，克服了传统长腔多结VCSEL所面临的限制。

  在这篇论文中，纵慧芯光展示了AR-VCSEL增透腔简洁的设计原理，以及它在激光雷达光源上显著的小发散角性能带来的综合优势。AR-VCSEL创造了VCSEL领域多项世界纪录，包括小发散角(4.1° in FWHM或8.0° in D86 full angle)、高亮度(> 40 kW·mm?2 sr?1)和单模光功率(28.4 mW single mode lasing)等，显著提高了基于VCSEL的激光雷达探测距离和分辨率。

  AR-VCSEL是对VCSEL基本结构设计的重大突破。传统小发散角的长腔VCSEL常常受到多波长激射等问题的困扰，与其不同的是，AR-VCSEL通过引入增透区和储光区，极大地减小了谐振腔的长度，确保了单纵模(单波长)的激射，如下图对比所示。

  纵慧芯光的AR-VCSEL可以通过控制氧化层限制因子从而控制其D86发散角在8-20度的任意角度，可以非常便利地针对车载激光雷达客户的角度需求进行定制，如下图所示。根据公开信息，2023年中国车载激光雷达出货量71万台，大约有50万辆乘用车配备了激光雷达，渗透率不到2%，激光雷达行业未来将大有可为。

  除了在激光雷达领域的应用之外，AR-VCSEL中的储光概念和技术为表面发射激光器的设计提供了宝贵的工具，包括PCSEL、TCSEL和单模VCSEL等，为其他半导体激光技术提供了潜在的提升空间。下图纵慧芯光展示了VCSEL的单模功率记录：28.4mW，同时SMSR可达40dB。

  VCSEL在消费电子产品中出货量达到数十亿颗，已成为人类历史上使用最广泛的激光器，超过了所有其他激光器类型的总使用量。基于VCSEL的激光雷达有望在未来几年将其成本降低至100美元。AR-VCSEL具有和传统VCSEL同样的成本优势，但其亮度可以有几倍的提升，如下图所示。

  传统的VCSEL在激光雷达中很难探测200米以上的距离，而AR-VCSEL的出现轻松解决了这一痛点。纵慧芯光认为AR-VCSEL在200米到400米这一范围将大显身手。AR-VCSEL已经得到激光雷达行业的广泛欢迎，累计出货已超过百万颗，即将对激光雷达产业产生深远的影响。

  相关论文链接：

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

  AR-VCSEL是纵慧芯光在车载激光雷达VCSEL领域的一项开创性技术革新。纵慧芯光已在全球主要国家和地区取得多项相关专利。

  关于纵慧芯光

  常州纵慧芯光半导体科技有限公司(简称：“纵慧芯光”)成立于2015年，致力于垂直腔面激光发射器(VCSEL)的研发、设计、生产和制造。随着智能驾驶需求的激增，车载激光雷达(LiDAR)的需求量也将会快速增大。其中，基于VCSEL的车载激光雷达方案在市场上逐渐呈现出“一统江湖”的趋势。纵慧芯光经过持续的投入和研发，成功开发出了VCSEL领域内首个发散角小于传统VCSEL发散角20°~30°的AR-VCSEL(增透型垂直腔面发射激光器)，其发散角可小于15°。AR-VCSEL技术为纵慧芯光首创，迄今为止，纵慧芯光开发的AR-VCSEL已累计出货过百万颗，是业内首家量产小角度VCSEL的公司。AR-VCSEL使车载激光雷达的感知更加精准，感知距离更远，获得了行业及客户的一致好评，得到了市场的认可。