六个方面解析HCSEL激光源及应用

一、HCSEL是什么？

HCSEL是Horizontal Cavity Surface-EmittingLaser的首字母缩写，即水平腔面发射激光器。HCSEL是一种半导体激光光源，以化合物半导体材料为基础研制。

类似于EEL(边发射激光器)的结构，HCSEL水平谐振的激光腔内通过衍射光学方法，形成垂直于激光振荡方向的表面出光。通常HCSEL器件的工作波长为920nm、976nm至1310nm等。

HCSEL激光器结构示意图

目前市面上，已成型商业化的HCSEL系列产品是柠檬光子独家自主设计研发的芯片，并配备自主开发的关键设备，具有行业先发优势技术壁垒。根据应用及客户需求，柠檬光子可定制设计开发HCSEL模组产品及解决方案。

二、衍射式HCSEL的出光形式和特点

HCSEL光源发散角分为快轴与慢轴两个方向，柠檬光子独家研发的HCSEL慢轴全角小于0.5°近似平行光，快轴发散角全角15°，因此HCSEL是天然的线光源。

通过芯片内置DOE耦合输出，HCSEL频率稳定且可防反馈。单个芯片的功率增加可简单通过增加芯片尺寸和出光口径来实现。柠檬光子的HCSEL单芯片尺寸可以在小于1mm ~10mm定制，并在晶圆层面形成阵列排布。

三、HCSEL与VCSEL、EEL比较

有别于LED（发光二极管）光源，HCSEL具有水平谐振，腔垂直出光面的特点，融合了VCSEL在晶圆级别整体流片和易于封装和EEL长腔长、大功率的优点。

与VCSEL相比较：HSCEL比VCSEL光束质量优、偏振度优、信噪比高。

窄光谱线宽：光谱线宽窄，波长稳定，便于3D传感和LiDAR应用有效滤除噪声。

光束质量优异：优异的光束质量降低光学整形难度。

偏振度优异：优异的偏振度利于传感探测和光学合束。

与EEL比较：HSCEL比EEL功率高、输出口径大、制造工艺简单。

高单管功率：超高的单管功率减少芯片使用数量，降低成本。

大输出口径：大输出口径赋予超高的芯片可靠性。

制造工艺简单：简单的芯片制造工艺从理论上保证成本低于EEL。

EEL，VCSEL，HCSEL光源特点

四、HCSEL重要优势

其简单的芯片制造工艺从理论上保证成本比EEL和VCSEL更可控。柠檬光子HCSEL既能做到大功率高可靠性，又能做到低成本，是性价比最高的激光光源。 ‍‍‍‍‍‍

超高的单管功率: 可实现峰值功率数百瓦

大输出口径: 赋予超高的芯片可靠性

光谱线宽窄: 波长稳定，便于3D传感和LiDAR应用有效滤除噪声

优异的光束质量: 降低光学整形难度，提高光场锐利度

优异的偏振度: 利于传感探测和光学合束

可在紧凑封装尺寸内实现高质量线形光场

下篇，柠檬光子将分享HCSEL产品及行业应用，敬请关注。

我们是谁？

柠檬光子成立于2018年，专注于高端半导体VCSEL，HCSEL，EEL激光芯片+光学设计+应用模组三大核心技术闭环，为市场提供超高性能的激光芯片及激光引擎整体解决方案。全球顶尖的专业团队拥有约20年的先进激光技术积累。

全球布局的成熟供应链体系保障柠檬光子6吋晶圆月产能2000pcs以上。2021年，VCSEL芯片出货量已经达到了百万颗，点、线、面激光模组也已量产。柠檬光子已获得ISO9001、国家高新技术企业等认证。

审核编辑：汤梓红