文/Justine Murphy

图1：Vivid Photonics 团队正致力于将其新型 SLD 扩展至整个 RGB 光谱，目标是将其无缝集成到AR/VR设备及其他类似系统中。（图片来源：Vivid Photonics）

Vivid Photonics是从爱尔兰廷德尔国家研究所（欧洲领先的微电子与光子学研究机构之一）和爱尔兰光子学研究中心剥离出来的一家公司。Vivid Photonics 团队开发了一种水平腔面发射超辐射二极管（SLD），用以显著提升增强现实（AR）与虚拟现实（VR）应用的图像质量。这些新颖的光源集激光器和发光二极管（LED）的特性于一身。

“这是光子学领域的一项进步，”Vivid Photonics 首席技术官Muhammet Genc表示，“它具备高亮度、宽光谱输出、减少散斑和光学伪影，以及更强的可扩展性。”

SLD是如何工作的？

SLD在低于激光阈值的条件下工作，提供高相干性的宽光谱输出，这使得SLD成为全息和成像系统的理想光源——此类应用需要宽光谱输出，但无需传统激光的空间相干性。

Genc同时也是廷德尔研究所III-V族材料与器件组的研究员，他表示团队创新性地将 SLD与水平腔架构相结合：“该器件采用专利的脊形波导架构，可高效限制和引导光线，同时优化光子发射与载流子注入效率。”

腔体一侧端面集成了45°全内反射镜，可将光线定向反射输出。该设计显著提升了发射的方向性，并彻底消除了腔内的光学反馈。

采用氮化镓（GaN）元件进一步增强了该技术的性能。作为高效半导体材料，GaN尤其适用于高功率、高亮度的应用场景，尤其是蓝光和绿光光源领域。“凭借其宽禁带特性、高转换效率及优异的短波长性能，GaN已广泛应用于激光器、LED，如今也成为SLD的核心材料。”Genc说道。

图2：该氮化镓（GaN）基技术采用水平谐振腔设计，集成了45°全内反射镜以实现光线定向输出，并运用脊形波导架构更高效地限制并引导光束。

技术优势

Genc表示，这款基于GaN的水平腔面发射SLD具备超高亮度特性，其“创纪录的2.2W输出功率已经为行业树立了新标杆。”得益于创新的表面发射架构，该器件兼具宽光谱输出、减少散斑和部分相干光特性，同时实现了小型化、高性价比与卓越的可扩展性。

Vivid团队的SLD在AR/VR应用领域表现突出，尤其适用于近眼投影与全息显示场景。Genc解释称，传统全息系统使用的激光光源（高相干性）饱受散斑噪声困扰，严重损害图像质量。“我们的SLD通过宽光谱输出产生部分相干光，最大程度地减少散斑，使全息影像更平滑、更逼真。”

另一革命性优势在于微型化与可扩展性。面发射设计使器件体积远小于传统激光二极管和边发射SLD，Genc强调这使其能轻松集成至大型显示系统和可穿戴设备中。通过晶圆级测试与封装优化设计，以进一步提升生产工艺和良率。“采用阵列排布的脊形波导结构，可以高效扩展器件的功率输出，”Genc表示，“这使其非常适合需要高功率密度与小尺寸的高性能应用场景。”

图3：计算机生成的全息图对比：左图使用的是商用激光器，右图使用的是水平腔面发射 SLD。

未来计划

当前器件采用蓝光SLD，但团队计划扩展到绿光与红光SLD，以覆盖整个RGB光谱。Genc表示：“关键的下一步是将这些RGB SLD与毫米级尺寸的微型驱动电路无缝集成，应用于实际近眼投影与全息显示系统中。此过程可能需要开发先进的光学系统，以优化SLD与显示面板的耦合效率并提升整体性能。”

Genc表示，团队将持续优化GaN基SLD的材料特性，同时提升效率并延长工作寿命。“长期稳定性与亮度一致性，对实际应用的AR及全息系统至关重要。”

随着高性能 AR/VR 系统和全息显示需求的增长，研究人员的另一目标是建立具有成本竞争力的大规模量产工艺。Genc表示，该技术的潜力并不止于此，它还可能改进光学成像系统，如显微镜、传感和其他需要高强度宽光谱光源的科学应用。

“这些优势使该技术成为下一代近眼投影和全息显示的理想光源。”Genc总结说，“当前在投影和生成图像中存在的散斑、色彩还原和小型化挑战正在被不断解决，这将为未来聚焦系统集成、规模化量产和进一步性能优化奠定坚实的基础。”