據外媒報道，VectorPhotonics領導的Bloodline項目是一項由英國創新基金會(hui) 資助的國際合作項目，旨在開發用於(yu) 3D金屬激光打印的PCSEL。PCSEL是指光子晶體(ti) 表麵發射半導體(ti) 激光器。Bloodline項目全名是“先進金屬增材製造係統的高亮激光二極管（BrightLaserdiOdesfOraDvancemetaLaddItivemaNufacturingsystEms）”。至2025年，PCSEL的市場規模有望將比現在翻兩(liang) 番，達到100億(yi) 美元。

VectorPhotonics牽頭了這個(ge) 耗資150萬(wan) 英鎊的項目，並與(yu) 日本知名半導體(ti) 、外延製造商和英國複合半導體(ti) 供應商Catapult展開合作，後者將進行芯片可靠性測試。日本一家領先的工業(ye) 設備製造商將提供產(chan) 品評估，並最終提供進入市場的途徑。

VectorPhotonics首席技術官RichardTaylor博士說：“3D金屬激光打印機是將金屬粉末置於(yu) 一個(ge) 熔點以下的“粉末床”中。當前CO2激光器和光纖激光器都是通過內(nei) 鏡係統掃描粉末表麵並熔化金屬粉末進行逐層打印，這種工藝稱為(wei) 選擇性激光熔化（SLM）。

2020年11月，VectorPhotonics開始生產(chan) 基於(yu) PCSEL技術的半導體(ti) 激光器，這是30年來激光器設計和製造領域的重大創新。PCSEL擁有製造成本低、堅固耐用，寬波長範圍和高功率的特點。借這些關(guan) 鍵特性，PCSEL超過了當前大多數激光器技術，其中就包括堅固耐用但波長範圍較窄的VCSEL（垂直腔表麵發射激光器），以及雖然具有較寬波長範圍但製造成本不菲的EEL（邊緣發射激光器）。

“VectorPhotonics的PCSEL技術將徹底改變SLM工藝。通過放大PCSEL陣列，PCSEL提供了一種獨特的提高激光功率的組合方式。通過移除鏡像，提供完全固態的解決(jue) 方案，提高了可靠性和製造效率，其結果是用更少的費用和更快的印刷速度完成更高分辨率的3D打印，”RichardTaylor博士談到，“我們(men) 相信PCSEL將推動新一代3D金屬打印機的誕生，並為(wei) 更大的市場增長作出貢獻。”

起初，VectorPhotonics是想將PCSEL技術投入到超大規模數據中心的應用上，但隨著研發的深入，團隊成員發現PCSEL技術在LiDAR（激光雷達）、移動消費者、生物識別和傳(chuan) 感市場具有更大的發展潛力。

PCSEL是激光生產(chan) 的未來

PCSEL利用2D光柵結構以實現對光的線性和正交發射。這使得PCSEL成為(wei) 唯一的激光器，其反饋在平麵內(nei) 完成，而光發射是在平麵外且是從(cong) 激光器頂麵發出。平麵外，正交的表麵發射為(wei) 激光器提供了巨大的成本優(you) 勢，因為(wei) 它易於(yu) 封裝和集成到PCB和電子組件中。通過VectorPhotonics的2D光柵結構（光子晶體(ti) ）可以實現平麵外穩定的光發射，從(cong) 而產(chan) 生反饋和單模發射。

PCSEL、VCSEL、EEL 技術對比圖

與(yu) 等效的EEL或VCSEL相比，PCSEL結構在數據速率、波長和功率性能方麵都具有優(you) 勢。“我們(men) 的PCSEL具有EEL和VCSEL的速度性能，而其測試和封裝成本僅(jin) 為(wei) EEL的50%，並且功率還是VCSEL的10倍以上。”VectorPhotonics首席執行官NeilMartin對此表示。

PCSEL的相對優(you) 勢

VCSEL和EEL是當今最常用的半導體(ti) 激光器技術，但兩(liang) 種技術都有不足之初。基於(yu) GaAs（砷化镓）的VCSEL價(jia) 格低廉且堅固耐用，但波長範圍往往較窄，而且功率也不會(hui) 太高。VCSEL最早於(yu) 1990年代初投產(chan) 。由於(yu) 多波長操作所需各種材料係統帶來的生產(chan) 挑戰，VCSEL的工作波長一直受到了限製。

不同半導體(ti) 激光器技術對比

VCSEL的光柵結構還對可以產(chan) 生的單模功率水平具有局限性。因此，盡管廠商可以快速而且經濟高效地生產(chan) VCSEL，但因單模性能使其並不適合用於(yu) 高速數據通信和長距離電信。這些性能上的限製，也讓VCSEL在感測應用中的使用距離大大縮短。

距今已經投產(chan) 了40多年的EEL，在電信和數據係統的表現證明了具有足夠可靠性和使用壽命。包括分布式反饋（DFB）激光器在內(nei) 的基於(yu) InP（磷化銦）的EEL具有一定的速度和功率，但生產(chan) 成本昂貴且易碎，因此難以處理。

Fabry-Perot激光器和分布反饋式激光器都是傳(chuan) 統的EEL類型。從(cong) 光譜範圍和功率角度看，EEL都提供了高水平的單模性能。然而，EEL有兩(liang) 個(ge) 明顯缺點，第一個(ge) 是它們(men) 必須精確對齊才能集成到係統中。這是因為(wei) 單模光是從(cong) 邊緣而不是從(cong) 正麵發射，這意味著激光器必須在組件內(nei) 精確對齊，才能讓光纖中的光束重新定位到正確方向。

第二個(ge) 缺點是EEL需要複雜的製造和測試過程。半導體(ti) 晶圓必須被切成條狀，並在每塊麵上塗上反射塗層。在將每個(ge) 激光器“分割”成單個(ge) 激光器設備進行係統集成前，必須先對每個(ge) 激光器進行測試。這些處理和測試步驟會(hui) 給廠商增加額外的成本，從(cong) 而降低了產(chan) 量。

PCSEL克服了VCSEL和EEL的種種弊端，同時提供了更寬的波長範圍和更高的功率選擇，其製造成本也下降不少。更為(wei) 重要的是，VectorPhotonics可以提供任意波長範圍的PCSEL，以應對不同行業(ye) 的實際應用。