6個問題帶你全面(miàn)了解VCSEL

2017 年，iPhone X 的亮相讓提供 Face ID 人臉解鎖的3D感測技術成(chéng)爲大熱門，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(jiù)已商業化。

這(zhè)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(zhǒng)。

1. 什麼(me)是 VCSEL？VSCEL 的工作原理是什麼(me)？

VCSEL 是 vertical-cavity surface-emitting laser 的縮寫，是指垂直腔面(miàn)發(fā)射激光器，這(zhè)種(zhǒng)激光二極管是發(fā)射光垂直于半導體芯片表面(miàn)的單片激光諧振器，與之相對(duì)的，邊發(fā)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(chéng)，膠黏和鍵合後(hòu)猶如常規 LED。

2. 與EEL（邊發(fā)射激光器）相比，VCSEL 有何優勢？

兩(liǎng)者相似處：EEL 和 VCSEL 的帶寬均較窄；EEL 和 VCSEL 的極短切換時(shí)間使得它們适用于 TOF（飛行時(shí)間）類應用。

VCSEL 技術結合了雙方的技術優點。VCSEL 波長(cháng)的溫度敏感性相比 EEL 要低得多。它能(néng)夠沿指定方向(xiàng)發(fā)射溫度的光學(xué)，擁有紅外光的高能(néng)量密度和簡單封裝，也有線性發(fā)射器（如 EEL 技術）的光譜寬度。這(zhè)種(zhǒng)表面(miàn)發(fā)射器的關鍵特點是其相比邊緣發(fā)射器不僅具有低廉的生産成(chéng)本，以及更低的輸出功率，同時(shí)也具有卓越的光束質量。

3. VCSEL 用于何處？

VCSEL 技術現在可被(bèi)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(néng)的應用（例如照相機和生物計量）中是一項良好(hǎo)的選擇。

更低的生産成(chéng)本和更高的可靠性使得 VCSEL 被(bèi)更廣泛地運用在電子消費品中，例如 3D 感應和面(miàn)部識别等用途被(bèi)認爲是其主要市場增長(cháng)點。

4. 與紅外技術相似，VCSEL 會(huì)帶來哪些制造方面(miàn)的協同效應？

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

芯片制造：全垂直結構使得生産廠商能(néng)夠利用傳統的半導體制造設備來保持較低的生産成(chéng)本；

可靠性：VCSEL 不會(huì)出現傳統激光結構的故障，例如暗線等。同時(shí)，因爲 VCSEL 可以陣列形式安裝，且使用壽命極長(cháng)，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(xué)損害；

可測試性：VCSEL 在晶片狀态就(jiù)可經(jīng)受完整的測試和過(guò)載檢驗。這(zhè)不僅提升了産量，也降低了成(chéng)本；

可擴展性：VCSEL 可輕松組成(chéng)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(chéng)本 LED 封裝設備，減少成(chéng)本，并允許 LED 來替代現有設備中的 VCSEL；

定制封裝：闆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(huì)取代其他紅外技術？

盡管 VCSEL 相比現有技術擁有許多優勢，但并非自動适用于所有行業的通用解決方案。VCSEL 并不會(huì)和現有技術産生競争，而是對(duì)紅外技術産品陣容的一項擴充。

6. 國(guó)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(guó)專業廠商 Vixar 後(hòu)不久，歐司朗就(jiù)推出了首款 VCSEL 産品 Bidos PLPVQ 940A 系列，爲包括移動設備面(miàn)部識别在内的市場設立了新的标準。同時(shí)，作爲一家德國(guó)的高科技公司，歐司朗將(jiāng)通過(guò) VCSEL 解決方案補全旗下豐富的紅外（IR）技術類産品，從而幫助客戶從用途廣泛的 VCSEL 技術中受益，并針對(duì)每種(zhǒng)用途選擇最合适的方案。

飛利浦則選擇了退出 VCSEL。去年底，據外媒報道(dào)，飛利浦同意出售其增長(cháng)的 VCSEL 業務——Philips Photonics 公司給一家名爲 Trumpf（通快）的德國(guó)老牌企業，預計今年二季度完成(chéng)出售。Philips Photonics 位于德國(guó)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(guò)收購德國(guó)的 Ulm Photonics 進(jìn)入 VCSEL，并將(jiāng)其改名爲 Philips Photonics。

轉載自：LEDinside James