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vcsel|3D光学传感器行业研究宝典(11)



4、2005-2016：这一阶段VCSEL器件开始逐渐由光通信领域延伸至工业级应用及消费电子领域，发展趋势为阵列化和小型化。这一阶段核心工艺主要为基于MEMS技术的可调谐VCSEL技术、VCSEL阵列技术以及电流限制技术。阵列技术使得VCSEL器件向高功率、高速率发展，得以用于加热、探测等工业级应用领域。电流限制技术（离子注入、掩埋隧道结等）将电流限制在较小区域内，是VCSEL微型化的关键工艺。此外金属键合技术的引入改善了VCSEL的散热问题，使得它能够更好地应用于体感设备、智能手机等消费电子领域。

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应用领域方面，VCSEL主要由光通信领域应用向商业级应用如工业加热、环境监测、医疗以及消费电子应用如3D sensing发展。850nm波段VCSEL商用化程度最为成熟，是短距离光纤数据传输系统的重要器件；此后开发出的长波段产品主要用于长距离光纤通信、光并行处理以及光识别系统；此后随着工艺、材料技术改进，VCSEL器件在功耗、制造成本、集成、散热等领域的优势开始显现，逐渐应用于工业加热、环境监测、医疗设备等商业级应用以及3D感知等消费级应用。

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随着技术发展VCSEL在集成方面的优势也开始显现：
1）占用面积小.一个器件大小为几到几十μm，与条形激光器的300μm相比更小；
2）从周围的各个方向都可以存取，而条形激光器只限于两侧，且其大小受谐振腔的长度限制；
3）能够实现表面封装（与边缘发射器的TO-can封装相比大大减少厚度）；
4）可构成二维阵列。集成方面的优势使得VCSEL器件既可以通过模块化组装成为高功率阵列作为加热激光光源使用，又能够凭借小型化优势应用于各类消费电子产品。

制造工艺来看，一个完整的VCSEL从材料到器件要经过材料生长、外延结构表征、器件制作、性能测试等工艺，主要流程为：材料外延生长外延结构的表征（X射线衍射、反射谱、光致荧光谱、电化学C-V特性等）器件工艺（包括外延片清洗、晶片键合、刻蚀、金属膜溅射、光学镀膜等）后段工艺（包括引线键合、划片、封装、光纤耦合等）器件性能测试（包括I-V特性、I-P特性、发射光谱、频响特性等）。由于VCSEL的主要工艺外延生长（通常采用MOCVDMOVPE）与LED制作工艺相容，加上可以在器件工艺或封装完成前通过芯片检测进行产品筛选，提高了成品率，因而近年来成本迅速降低。

VCSEL器件经过在光通信应用领域多年发展而得的“小型化+低成本+低功耗+高质量”使得其成为消费电子领域激光光源的首选方案！


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6、激光大时代即将来临：iPhone引领之规模化量产后激光应用开启潘多拉魔盒

进一步判断认为，随着苹果新机型的创新应用量产之后，将带动消费级市场的全面启动：
1）一方面，以华为、OPPO、VIVO、三星等为首的高端机型第二梯队将快速响应与普及。
2）另一方面，激光器量产供应链形成之后将带动产品价格的全面平民化、AR眼镜、智能驾驶雷达等一系列颠覆式应用将彻底从概念化小众市场得到快速普及。

AR 最核心技术在于光学，尤其是激光技术！无论是手势识别、三维重构还是成像，光学技术都是决定性基础。我们从目前几款主流产品拆解及技术原理进行分析。

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