创新的AR-VCSEL

为了解决目前VCSEL在车载激光雷达上应用的短板，纵慧芯光最近在《自然·通讯》线上期刊发表的论文中，展示了一种创新的超小发散角AR-VCSEL（增透型垂直腔面发射激光器）产品。

纵慧芯光表示，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。那么AR-VCSEL跟主流的VCSEL有哪些区别和创新？

纵慧芯光在论文中，提出了一种具有抗反射腔的独特VCSEL结构，包括多结有源区、抗反射镜和光池，其中电场强度特别高，远高于有源区的电场强度。而储存在这种抗反射腔中的总电场能量是具有相同空间体积的普通扩展腔的数倍。

紧挨着active region的左侧，研究人员添加了一个抗反射镜，以从active region提取光并将其存储在光储库中，而不是简单地扩展腔体，就像一个光学大坝一样保存光子并提高它们的强度水平。测试结果显示，光贮存器内部的电场峰值强度大约是有源区强度的3倍，大约是扩展腔区强度的4-5倍。

这种独特的设计将长腔延长部分转换为短腔延长部分，但电场更强。储存在容器内的光子几乎没有受到横向限制，它们在横向上基本上是“自由”的，显著减小了整体发散角。因此，通过这种设计，能够降低发散角对扩展腔厚度的依赖。

最终，纵慧芯光在250μm直径的6结AR-VCSEL阵列上实现了D86发散角8°或FWHM 4.1°的超小全发散角，亮度超过40 kW mm−2 sr−1，光谱亮度超过75.6 kW nm−1 mm−2 sr−1。

通过增加结的数量，研究人员在直径为250μm的14结AR-VCSEL阵列上实现了5000 W/mm2的功率密度。通过改变氧化孔尺寸，在7μm直径6结AR-VCSEL单发射器中实现了28.4 mW高功率单横模激光发射。据称，这是已发布的多结VCSELs中性能最好的。

纵慧芯光认为，对于要求16°（D86）或更低发散度的高功率和低成本扫描激光雷达来说，AR-VCSEL是现有的最佳解决方案。目前其16款AR-VCSEL产品中有一款已经通过了AEC-Q102车规可靠性测试，已经量产用于高性能激光雷达。