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6个问题带你全面了解VCSEL

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【摘要】:
2017年,iPhoneX的亮相让提供FaceID人脸解锁的3D感测技术成为大热门,也带火了3D感测模块中的核心零组件VCSEL。实际上,VCSEL并非新技术,其诞生可以追溯到1980年代,早在1996年就已商业化。 这项因苹果而再度翻红的VCSEL技术,属于红外线激光技术的一种。 1.什么是VCSEL?VSCEL的工作原理是什么? VCSEL是vertical-cavitysurface-emi

2017 年,iPhone X 的亮相让提供 Face ID 人脸解锁的3D感测技术成为大热门,也带火了 3D 感测模块中的核心零组件 VCSEL。实际上,VCSEL 并非新技术,其诞生可以追溯到 1980 年代,早在 1996 年就已商业化。

 

这项因苹果而再度翻红的 VCSEL 技术,属于红外线激光技术的一种。

 

1. 什么是 VCSEL?VSCEL 的工作原理是什么?

 

VCSEL 是 vertical-cavity surface-emitting laser 的缩写,是指垂直腔面发射激光器,这种激光二极管是发射光垂直于半导体芯片表面的单片激光谐振器,与之相对的,边发射激光器(EEL)的光则从芯片边缘射出。该技术也可以用作 VCSEL 阵列,由数百个 VCSEL 组成,胶黏和键合后犹如常规 LED。

 

2. 与EEL(边发射激光器)相比,VCSEL 有何优势?

 

两者相似处:EEL 和 VCSEL 的带宽均较窄;EEL 和 VCSEL 的极短切换时间使得它们适用于 TOF(飞行时间)类应用。

 

VCSEL 技术结合了双方的技术优点。VCSEL 波长的温度敏感性相比 EEL 要低得多。它能够沿指定方向发射温度的光学,拥有红外光的高能量密度和简单封装,也有线性发射器(如 EEL 技术)的光谱宽度。这种表面发射器的关键特点是其相比边缘发射器不仅具有低廉的生产成本,以及更低的输出功率,同时也具有卓越的光束质量。

 

3. VCSEL 用于何处?

 

VCSEL 技术现在可被用于诸多用途和各类终端消费市场,例如机器人、移动设备、监控、无人机,以及 AR/VR 等。VCSEL 在需求高速调制功能的应用(例如照相机和生物计量)中是一项良好的选择。

 

更低的生产成本和更高的可靠性使得 VCSEL 被更广泛地运用在电子消费品中,例如 3D 感应和面部识别等用途被认为是其主要市场增长点。

 

4. 与红外技术相似,VCSEL 会带来哪些制造方面的协同效应?

 

与红外技术的相似之处也会带来制造方面的协同效应,体现在整合、封装和测试等流程中:

 

芯片制造:全垂直结构使得生产厂商能够利用传统的半导体制造设备来保持较低的生产成本;


可靠性:VCSEL 不会出现传统激光结构的故障,例如暗线等。同时,因为 VCSEL 可以阵列形式安装,且使用寿命极长,它们和基于单个或少量 LED/EEL 的系统不同,不畏惧灾难性的光学损害;


可测试性:VCSEL 在晶片状态就可经受完整的测试和过载检验。这不仅提升了产量,也降低了成本;


可扩展性:VCSEL 可轻松组成一维或二维阵列,提升输出功率以满足特定需求;


封装:VCSEL 可使用传统的低成本 LED 封装设备,减少成本,并允许 LED 来替代现有设备中的 VCSEL;


定制封装:板载芯片技术和定制封装可用来简化系统整合流程。

 

5. VCSEL 是否会取代其他红外技术?

 

尽管 VCSEL 相比现有技术拥有许多优势,但并非自动适用于所有行业的通用解决方案。VCSEL 并不会和现有技术产生竞争,而是对红外技术产品阵容的一项扩充。

 

6. 国际大厂商近来有何动作?

 

欧司朗在去年全资收购 Vixar,强化了其半导体照明以及激光技术的业务组合。在收购美国专业厂商 Vixar 后不久,欧司朗就推出了首款 VCSEL 产品 Bidos PLPVQ 940A 系列,为包括移动设备面部识别在内的市场设立了新的标准。同时,作为一家德国的高科技公司,欧司朗将通过 VCSEL 解决方案补全旗下丰富的红外(IR)技术类产品,从而帮助客户从用途广泛的 VCSEL 技术中受益,并针对每种用途选择最合适的方案。

飞利浦则选择了退出 VCSEL。去年底,据外媒报道,飞利浦同意出售其增长的 VCSEL 业务——Philips Photonics 公司给一家名为 Trumpf(通快)的德国老牌企业,预计今年二季度完成出售。Philips Photonics 位于德国乌尔姆,是荷兰皇家飞利浦(Royal Philips)公司的全资子公司,飞利浦于 2006 年通过收购德国的 Ulm Photonics 进入 VCSEL,并将其改名为 Philips Photonics。

 

 

转载自:LEDinside James