纵慧芯光展示用于激光雷达的超小发散角AR-VCSEL

MEMS 2024-02-27 00:02

据麦姆斯咨询报道,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。

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