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智能传感与光电子创新

2022-07-14 16:49:28 焜腾红外Quantum Photonics 阅读 407

垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,简称VCSEL,又译垂直共振腔面射型激光)是一种半导体,其激光垂直于顶面射出。

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VCSEL的特点:

VCSEL相对于EEL(边发射器)和LED光源,有着不同的结构,有着独特的特点和优势,如下图。VCSEL的垂直结构更加适合进行晶圆级制造和封测,规模量产之后的成本相比边发射LED有优势,可靠性高,相比于LED,VSCEL的光谱质量高,响应速度快,优势明显。

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VCSEL优点:

· 具有较小的远场发散角,发射光束窄且圆,易与光纤进行耦合。

· 阈值电流低。

· 调制频率高。

· 适宜批量规模制造,成本低。

· 易于实现大规模阵列及光电集成。

VCSEL 技术和产品独特的特点,在智能感知市场领域掀起了一场广泛的应用。VCSEL被市场所青睐,原因之一就在于VCSEL可以提供高频调制、更快的响应速度、高质量光束,同时功耗低、工艺兼容性好。

自2017年,iPhone X将结构光引入到前置光学系统中,用于Face ID人脸识别,随之引发了3D感知技术市场的热潮。而伴随着5G技术变革下智能手机的更新换代需求,全球3D感知市场规模逐年扩大。当前,VCSEL在智能穿戴、智能家居、消费电子3D成像、物联网、数据中心/云计算以及自动驾驶等领域应用颇多。


智能可穿戴设备:

在很多可穿戴设备中,可穿戴设备现在可以实现更精准的数据监测。

例如,虚拟现实、增强现实和混合现实(VR/AR/MR)设备依靠一整套传感器,使得用户能够与周围环境及虚拟内容进行交互。其它可穿戴产品类别(例如TWS耳机、智能服装等)也都相似,需要一套核心传感器实现人与环境交互。


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智能家居:

智能家居(Smart Home)中光电传感器是智能家居中很重要的一个功能性器件。光电传感器:通过光电传感器可以实现对智能家居的全面控制。利用通过红外线感应系统,可以实现对居家的便利化照明,不需要人为进行控制。另外,在光电传感器的运用中,通过红外线传感器可以实现对水龙头、温度计湿度等多种条件的控制,这样可以节约相应的资源,且会提升用户的享受。

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消费电子3D成像

VCSEL是消费电子视觉成像、基础元器件。例如使用集成VCSEL的泛光照明器和红外点阵投影器进行3D人脸识别;利用集成VCSEL的飞行时间(ToF)测距传感器检测人脸与手机屏幕的距离。

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物联网:VCSEL是物联网的重要传感器件,预计2025年,全球将有数十亿设备接入物联网。 

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据中心/云计算:过去10年间,商业化大量生产的850nm VCSEL光连线方案,数据传输率已经提高到每通道25Gbit/s,采用VCSEL阵列的平行光纤发射器产品更超过100Gbit/s。大力推进了VCSEL用于数据中心与云计算的短距离的数据传输市场。

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自动驾驶:VCSEL应用于自动驾驶中的车身通讯、驾驶员防疲劳驾驶传感器等,预计到2030年,激光雷达的使用数量将超过3亿枚。

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针对智能感知光电子创新领域需求的系列VCSEL芯片的产品线,波长包括940nm和850nm,支持结构光、ITOF,DTOF等多种3D方案。