四川大学实现VCSEL激光器转换效率突破 促进自动驾驶激光雷达发展

自问世以来，边缘发射激光器（EEL）技术的功率转换效率（PCE）就在不断打破记录，在2006年时，其在-50°C的工作温度下达到了历史最高效率——85%。随后，2007年，在室温下，EEL技术达到了76%的高转换效率。然而，这之后的15年间，还没有创造出新的效率记录，上述效率就是半导体激光器所能达到的最高效率。

相比之下，垂直腔面发射激光器（VCSEL）的效率提升速度就较慢。自2009年其PCE最大效率达到了62%后，就没有取得任何较大的突破，因此VCSEL和EEL技术之间具有明显的性能差距。作为一种微型腔面激光器，在光子领域实现高效率转换一直是VCSEL面临的一项挑战。

由于功率和效率都低，VCSEL早期的应用主要集中于小型、低功耗消费电子产品以及数据中心的短程通信。近年来，随着智能技术的进步，低功耗VCSEL已经成为智能传感系统的一个关键核心光源芯片，在人脸识别和短程传感等领域被广泛应用并取得显著成功。

近年来，随着人工智能技术的快速发展，VCSEL在传感、通信、原子钟、光/量子计算、拓补激光和医学诊断等领域的应用潜力日益显现。尤其是，自动驾驶对远程传感技术需求增加、高速数据处理中心对AI计算能力的需要以及智能和量子技术应用中VCSEL数量增长，凸显了能耗这一核心问题对VCSEL的重要性。

VCSEL的能效对于移动设备和数据中心的能耗具有重要影响。因此，研发超高效率的VCSEL对于支持未来智能时代终端设备的发展至关重要，对于推动绿色能源光子学的发展也具有重要作用。