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6個問題帶你全面了解VCSEL
發布時間:2019.03.12 新聞來源:LEDinside 瀏覽次數:

    2017 年,iPhone X 的亮相讓提供 Face ID 人臉解鎖的3D感測技術成為大熱門,也帶火了 3D 感測模塊中的核心零組件 VCSEL。實際上,VCSEL 并非新技術,其誕生可以追溯到 1980 年代,早在 1996 年就已商業化。

    這項因蘋果而再度翻紅的 VCSEL 技術,屬于紅外線激光技術的一種。

    1. 什么是 VCSEL?VSCEL 的工作原理是什么?

    VCSEL 是 vertical-cavity surface-emitting laser 的縮寫,是指垂直腔面發射激光器,這種激光二極管是發射光垂直于半導體芯片表面的單片激光諧振器,與之相對的,邊發射激光器(EEL)的光則從芯片邊緣射出。該技術也可以用作 VCSEL 陣列,由數百個 VCSEL 組成,膠黏和鍵合后猶如常規 LED。

    2. 與EEL(邊發射激光器)相比,VCSEL 有何優勢?

    兩者相似處:EEL 和 VCSEL 的帶寬均較窄;EEL 和 VCSEL 的極短切換時間使得它們適用于 TOF(飛行時間)類應用。

    VCSEL 技術結合了雙方的技術優點。VCSEL 波長的溫度敏感性相比 EEL 要低得多。它能夠沿指定方向發射溫度的光學,擁有紅外光的高能量密度和簡單封裝,也有線性發射器(如 EEL 技術)的光譜寬度。這種表面發射器的關鍵特點是其相比邊緣發射器不僅具有低廉的生產成本,以及更低的輸出功率,同時也具有卓越的光束質量。 

    3. VCSEL 用于何處?

    VCSEL 技術現在可被用于諸多用途和各類終端消費市場,例如機器人、移動設備、監控、無人機,以及 AR/VR 等。VCSEL 在需求高速調制功能的應用(例如照相機和生物計量)中是一項良好的選擇。

    更低的生產成本和更高的可靠性使得 VCSEL 被更廣泛地運用在電子消費品中,例如 3D 感應和面部識別等用途被認為是其主要市場增長點。 

    4. 與紅外技術相似,VCSEL 會帶來哪些制造方面的協同效應?

    與紅外技術的相似之處也會帶來制造方面的協同效應,體現在整合、封裝和測試等流程中:

    芯片制造:全垂直結構使得生產廠商能夠利用傳統的半導體制造設備來保持較低的生產成本;

    可靠性VCSEL 不會出現傳統激光結構的故障,例如暗線等。同時,因為 VCSEL 可以陣列形式安裝,且使用壽命極長,它們和基于單個或少量 LED/EEL 的系統不同,不畏懼災難性的光學損害;

    可測試性VCSEL 在晶片狀態就可經受完整的測試和過載檢驗。這不僅提升了產量,也降低了成本;

    可擴展性VCSEL 可輕松組成一維或二維陣列,提升輸出功率以滿足特定需求;

    封裝VCSEL 可使用傳統的低成本 LED 封裝設備,減少成本,并允許 LED 來替代現有設備中的 VCSEL;

    定制封裝:板載芯片技術和定制封裝可用來簡化系統整合流程。

    5. VCSEL 是否會取代其他紅外技術?

    盡管 VCSEL 相比現有技術擁有許多優勢,但并非自動適用于所有行業的通用解決方案。VCSEL 并不會和現有技術產生競爭,而是對紅外技術產品陣容的一項擴充。

    6. 國際大廠商近來有何動作?

    歐司朗在去年全資收購 Vixar,強化了其半導體照明以及激光技術的業務組合。在收購美國專業廠商 Vixar 后不久,歐司朗就推出了首款 VCSEL 產品 Bidos PLPVQ 940A 系列,為包括移動設備面部識別在內的市場設立了新的標準。同時,作為一家德國的高科技公司,歐司朗將通過 VCSEL 解決方案補全旗下豐富的紅外(IR)技術類產品,從而幫助客戶從用途廣泛的 VCSEL 技術中受益,并針對每種用途選擇最合適的方案。

歐司朗首款 VCSEL 產品 PLPVQ 940A

    飛利浦則選擇了退出 VCSEL。去年底,據外媒報道,飛利浦同意出售其增長的 VCSEL 業務——Philips Photonics 公司給一家名為 Trumpf(通快)的德國老牌企業,預計今年二季度完成出售。Philips Photonics 位于德國烏爾姆,是荷蘭皇家飛利浦(Royal Philips)公司的全資子公司,飛利浦于 2006 年通過收購德國的 Ulm Photonics 進入 VCSEL,并將其改名為 Philips Photonics。

   

 
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