【深度】干货分享：深度解读垂直腔面发射激光器！
北京联盟_原题是：干货分享：深度解读垂直腔面发射激光器！
传统的光电转换技术一般采用LED等发光器件 。这种发光器件多采用边缘发射 ， 体积大 ， 因此比较难以和半导体技术结合 。20世纪90年代垂直腔表面发射激光VCSEL技术成熟后 ， 解决了发光器件和半导体技术结合的问题 ， 因此迅速得到普及 。
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晶圆光学镜片中间的两面发射垂直腔面发射体激光器（VCSEL）
近年来 ， 智能手机领域相关技术更新迭代十分迅速 ， 由于人们的日常需求逐渐提高 ， 手机的拍照 ， 感应 ， 识别等功能尤其受到关注 ， 故手机摄像头用量提升的趋势仍处于加速态势 ， 特别是3D摄像头等新创新的使用也将为手机摄像头领域提供增益 ， 尤其以VCSEL激光器为核心关键元器件的3D Sensing摄像头在手机上的应用 ， 带动相关市场迎来一轮爆发 。
3D Sensing摄像头
3D Sensing摄像头相比于传统摄像头除了能够获取平面图像以外 ， 还可以获得拍摄对象的深度信息 ， 即三维的位置及尺寸信息 ， 其通常由多个摄像头+深度传感器组成 。3D 摄像头实现实时三维信息采集 ， 为消费电子终端加上了物体感知功能 ， 从而引入多个“痛点型应用场景” ， 包括人机交互、人脸识别、三维建模、安防和辅助驾驶等多个领域 ， 3D Sensing摄像头让交互方式从平面变成了立体 。而3D Sensing摄像头产业链与传统摄像头产业链相比主要新增加红外光源+光学组件+红外传感器等部分 ， 其中最关键的部分就是红外光源 。
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因特尔公司研发的RealSense 3D摄像头架构
目前 ， 可以提供800-1000nm波段的近红外光源主要有三种：红外LED、红外LD-EEL（边发射激光二极管）和VCSEL（垂直腔面发射激光器） 。早期3D传感系统一般都使用LED作为红外光源 ， 但是随着VCSEL技术的成熟 ， 性价比已经接近红外LED ， 除此之外 ， 在技术方面 ， 由于LED不具有谐振腔 ， 导致光束更加发散 ， 在耦合性方面很差 ， 而VCSEL在精确度、小型化、低功耗、可靠性全方面占优的情况下 ， 现在常见的3D摄像头系统一般都采用VCSEL作为红外光源 。而与传统边发射激光器相比 ， VCSEL 在光束质量、与光纤耦合效率、腔面反射率上都具有较大优势 ， 且因为VCSEL发射光线垂直于衬底而边发射激光器发射光线平行于衬底 ， 因此 VCSEL 能够实现二维阵列而边发射激光器不行 。
VCSEL技术
深度解读（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser ， 简称VCSEL ， 又译垂直共振腔面射型雷射）是一种半导体 ， 其激光垂直于顶面射出 ， 与一般用切开的独立芯片制成 ， 激光由边缘射出的边射型激光有所不同 。
VCSEL是很有发展前景的新型光电器件 ， 也是光通信中革命性的光发射器件 。顾名思义 ， 边发射激光器是沿平行于衬底表面、垂直于解理面的方向出射 ， 而面发射激光器其出光方向垂直于衬底表面 ， 如下图：
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边发射激光器（a）与面发射激光器(b)示意图
它优于边发射激光器的表现在于：易于实现二维平面和光电集成；圆形光束易于实现与光纤的有效耦合；可以实现高速调制 ， 能够应用于长距离、高速率的光纤通信系统；有源区尺寸极小 ， 可实现高封装密度和低阈值电流；芯片生长后无须解理 ， 封装后即可进行在片实验；在很宽的温度和电流范围内都以单纵模工作；价格低 。
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