Y7T151 HCG VCSEL
VCSEL的可靠性很重要
光器件做气密封装，能提高寿命，能降低失效率。
前几天有小伙伴问，什么是HCG VCSEL？ HCG，high contrast grating 高对比度光栅，
我大概理一理这个技术，HCG的概念是常博士提出的，有好些个年头了，创业公司也开了好些家了，这一次的状态说是“具备量产”的能力，具备俩字很重要。
为什么要用HCG光栅？
高对比度，才能达到发射的效率，发射的效率高，才能组成我们的谐振腔的谐振效率。
常博团队给的新闻图片，说是原本的VCSEL设计，需要200多层，采用HCG只需要一半，一百多层，就可以。
用HCG来替代顶层DBR
这里头没有说的是，普通的VCSEL，其实不需要200多层啊，因为传统的VCSEL用的材料折射率差很大，大约20对作用就能达到99%反射率。
能用到二百多层的其实是InP，我在2018年写了很多个与InP相关的VCSEL的难度。
我们追述一下常博士的2010年的文章，第一个重点是波长1550nm附近，
用的材料是InP
原图不清楚，我重新画一下，来解释。
第一个问题，是为什么需要1550nm？
无论是物联网，还是手机3D，还是激光器雷达，这些都是在空间里传输的，都有可能扫射在人的面部。
400-1400nm，对人的眼底有伤害，（Y5T299，有些这个标准），按照激光器安全的标准，不允许400-1400nm的输出功率太大，不是不能做大，而是不允许做的太大，这就意味着激光雷达于功率安全性，不能做大，导致扫描距离受限，“晴天200米，刮风减半，下雨全无”，听过这句话是吧，空气对激光有损耗，且损耗与天气相关。
但使用1550nm的光，就没有这些顾虑，可以做的功率大些。
那么，要实现1550nm的激光，辐射材料是InP系的，InP与传统的GaAS晶格不适配，有严重的可靠性问题。
那就得选择InP系的DBR， Y5T256，InP系的材料体系里，能选的折射率差都很小，（GaAs晶格适配的材料体系的折射率差非常大，只需要叠加很少的层就能实现反射），InP体系需要叠加非常多层才能实现反射率
叠加二百多层，意味着电阻很大，热阻很大，可靠性风险很大.....，这也是199x年代，N多专家们想量产长波长的VCSEL，可产业界依然在用DFB的边发射做1310/1550等等光模块的激光器吧
想量产，和是不是能量产，不是一回事。
常老师的想法是这样，用横向光栅，来替代顶层的DBR，实现长波长的激光器，要想替代，就得高对比对，才能实现高反射率。
常老师用空气做光栅的超低折射率材料，实现“高折射率对比”
我放大，看。
2019年，被驳回未授权的一个专利，WO2019217794A1，常老师说，悬于空气中的光栅，缺乏机械稳定性，（就是可靠性问题），继续改进工艺，底部做支撑
这个思路，我理一下，还是HCG，
放大， 红色的是光栅，
光栅的缝隙，用来给底部的高铝层做氧化，形成低折射率的材料，用于替代空气。
氧化，是用高温水汽来，水的分子H2O，氢和铝做置换反应，铝和氧结合。
我们产业链有俩现象
原因是一个，害怕氧化。
VCSEL的侧氧化环，用来做电流限制的，这没有办法，性能需要，这也是很多VCSEL大厂出现可靠性问题的主要因素。也是很多VCSEL创业公司在产业化路途中被卡崩的一个环节。
小结一下：
如果是短波长的VCSEL，没有必要做HCG，因为DBR的层数不多。
如果是长波长的VCSEL，有必要做HCG，因为换了材料体系，从GaAs换到InP系。
做HCG，需要高对比度，这才有了空气隙的说法，空气的折射率约等于1，是最低的。
但悬空光栅，有可靠性问题，产业化很难，就需要填充材料，填充的是高铝氧化层
这带来另一个问题，高铝氧化物的折射率比空气大，没办法实现和空气一样的“高对比度”，第二，热阻很大，第三氧化过程本身是故障来源。