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工業製造

VSCEL激光器市場爆發:國內能否分一杯羹?

Nick 2017-08-10 我要評論(0 )   

隨著iphoness 8手機的上市,VSCEL激光器也將迎來新一輪高增長期。如果後續國產(chan) 品牌根據AR功能,相信VSCEL激光器需求將會(hui) 更上一個(ge) 台階。

在消費電子產品領域,蘋果公司絕對稱得上“風向標”。iphoness 8雖然還未上市,但是其各項配置已經引發行業各種猜想。其中,值得關注的一點是,iphoness 8將上線時下正熱的AR功能。其解決方案是,通過後置的3D激光係統傳感器,以提升對增強現實App更好的深度檢測,以及實現精準的自動對焦。


為(wei) 此,蘋果公司特意研發一款VSCEL激光係統並將其整合至iphoness 8手機中,通過計算激光測距來實現更快的攝像頭對焦。此外,其還能實現精準的深度映射,從(cong) 而有助於(yu) 在AR上應用。

 


 


關(guan) 於(yu) 激光係統的供應商,之前傳(chuan) 聞Lumentum和Finisar公司將為(wei) 蘋果公司提供VSCEL激光係統組件,而II-VI公司將提供相應傳(chuan) 感器。


隨著發布時間的臨(lin) 近,iphoness 8的相關(guan) 傳(chuan) 聞也開始逐漸證實。


近日,美國Lumentum公司公布了其第四季度及全年財務業(ye) 績。據OFweek激光網編輯了解發現,其3D感知產(chan) 品銷量開始大幅增長,以滿足強勁的客戶需求。依據之前的傳(chuan) 聞和iphoness 8預計上市時間不難發現,Lumentum公司所講的客戶強勁需求,恐怕就是蘋果公司了。


由於(yu) 可以預測,隨著iphoness 8手機的上市,VSCEL激光器也將迎來新一輪高增長期。如果後續國產(chan) 品牌根據AR功能,相信VSCEL激光器需求將會(hui) 更上一個(ge) 台階。


那麽(me) 什麽(me) 是VSCEL激光器?


垂直腔麵發射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,簡稱VCSEL,又譯垂直共振腔麵射型激光)是一種半導體(ti) 激光器,其激光垂直於(yu) 頂麵射出,與(yu) 一般用切開的獨立芯片製成,激光由邊緣射出的邊射型激光有所不同。

 


 


垂直腔麵發射激光器(VCSEL)是一種垂直表麵出光的新型激光器。與(yu) 傳(chuan) 統邊發射激光器不同的結構帶來了許多優(you) 勢:小的發散角和圓形對稱的遠、近場分布使其與(yu) 光纖的耦合效率大大提高,而不需要複雜昂貴的光束整形係統,現已證實與(yu) 多模光纖的耦合效率竟能大於(yu) 90%;光腔長度極短,導致其縱模間距拉大,可在較寬的溫度範圍內(nei) 實現單縱模工作,動態調製頻率高;腔體(ti) 積減小使得其自發輻射因子較普通端麵發射激光器高幾個(ge) 數量級,這導致許多物理特性大為(wei) 改善;可以在片測試,極大地降低了開發成本;出光方向垂直襯底,可以很容易地實現高密度二維麵陣的集成,實現更高功率輸出,並且因為(wei) 在垂直於(yu) 襯底的方向上可並行排列著多個(ge) 激光器,所以非常適合應用在並行光傳(chuan) 輸以及並行光互連等領域,它以空前的速度成功地應用於(yu) 單通道和並行光互聯,以它很高的性能價(jia) 格比,在寬帶以太網、高速數據通信網中得到了大量的應用;最吸引人的是它的製造工藝與(yu) 發光二極管(LED)兼容,大規模製造的成本很低。


VSCEL激光器市場有多大?


鑒於(yu) VCSEL在光數據通信和傳(chuan) 感等傳(chuan) 統領域,以及紅外照明、泵浦和工業(ye) 加熱等新興(xing) 領域的廣泛應用前景,VCSEL市場將會(hui) 步入一個(ge) 高速發展時期。

 


 


據Marketsand Markets公司預測數據顯示,預計2020年將達到21.053億(yi) 美元。隨著數據分析和雲(yun) 端辦公室方案所需數據中心的建設,數據通信對VCSEL的需求將會(hui) 迅猛增長,同時,泵浦和激光加熱領域對大功率VCSEL的需求也在增加。


VSCEL激光器相關(guan) 進展


2013年,德國VCSEL製造商VI係統公司和美國伊利諾伊大學電氣和計算機工程係聯合在Photonics West大會(hui) 上展示基於(yu) VI係統專(zhuan) 利晶圓技術製造的新的單模光子晶體(ti) VCSEL激光器。光子晶體(ti) VCSEL可以支持低至5.4kA/平方厘米的工作電流,3dB帶寬可以達到18GHz,可以支持25Gbps速率下OM4多模光纖1公裏傳(chuan) 輸,接收功率可以低至70微瓦。


2014年,中國科學院長春光學精密機械與(yu) 物理研究所大功率激光研究組開發出了利用4個(ge) 高功率垂直腔麵發射半導體(ti) 激光器(VCSEL)單管串接形成的百瓦級980nm波段高功率準列陣模塊。


2015年,德國Vertilas公司推出氣體(ti) 傳(chuan) 感器用VCSEL產(chan) 品,具有多種波長,滿足大多數常用有害氣體(ti) 的探測要求。VCSEL激光器用於(yu) 氣體(ti) 探測具有很高的電流依賴性,通常有4nm可調諧波長範圍,因此特別適合用於(yu) TDLAS的測量方式。


2016年,加州大學洛杉磯分校(UCLA)電子工程係副教授本傑明·威廉姆斯帶領的團隊(包括諾斯羅普·格魯曼公司航空航天係統的工程師),借助於(yu) UCLA的納米電子研究設施,成功研發了第一個(ge) 太赫茲(zi) 垂直腔表麵發射激光器(VCSEL)。


國內(nei) VSCEL激光器現狀


在光通訊領域,VSCEL激光器應用已經成為(wei) 趨勢,但是目前有能力推出商業(ye) 化產(chan) 品方麵的也就是光迅科技。5G以及物聯網快速發展,帶來流量數據爆炸式增長,對於(yu) 高速低功耗器件需求越來越高。VSCEL激光器前景非常廣闊,而國內(nei) 在芯片生產(chan) 方麵還沒有擺脫技術限製,仍然受製於(yu) 人。


而在消費電子領域,目前國內(nei) 還沒有一家具有量產(chan) 的能力。近日,由陳曉遲帶領的團隊,以矽穀為(wei) 研發中心,以國內(nei) 為(wei) 生產(chan) 基地,預計將於(yu) 明年第二季度實現垂直腔麵發射激光器大批量生產(chan) 。

 


 


在科研方麵,據了解吉林大學、長春理工大學、北京郵電大學、廈門大學、中科院半導體(ti) 所、華中科技大學等都對VSCEL激光器進行了不同層麵的研究。但是,其行業(ye) 技術門檻很高,受製於(yu) 關(guan) 鍵技術壁壘,國內(nei) 仍未實現量產(chan) 。


除此之外,自動駕駛在全球範圍內(nei) 迅速火熱,國內(nei) 外主流汽車廠商基本都在嚐試自動駕駛方案。其中,如何降低激光雷達成本成為(wei) 該技術落地的關(guan) 鍵。而VSCEL激光器作為(wei) 激光雷達光源提供了一種新方案。

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