vcsel|3D光学传感器行业研究宝典(18)

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如何解决激光人眼安全安全问题一定是后续我们关注的重点。目前获得人眼安全激光的技术主要有Raman-shift laser技术、Er-doped glass laser技术和Optical Parametric Oscillators(OPO)技术。其中Raman-shift laser需要借助高压气体(CH4甲烷)才能实现，激光器系统结构非常复杂，可靠性差；Er-doped glass laser能够直接实现人眼安全激光输出，但Ev-doped glass是三能级激光系统，振荡阈值高，抗激光损伤能力差，重复频率和激光能量较低。

而OPO技术是目前最广泛使用的获取该波段的技术手段，只需在激光谐振腔中插入一块非线性晶体，其结构紧凑、体积小、重量轻、可靠性高，非常适合应用于小型化的固体激光器。

与其它方法相比，OPO技术更具有以下优势：

全固态激光器泵浦技术成熟、效率高，OPO信号光波长可做到精确调节；
容易获得高光束质量的激光输出，可满足激光光电系统的数据率和作用距离日益增长的需求；
有广泛可用的非线性晶体材料；
阈值功率密度比Raman-shift laser低，热效应比Er-doped glass laser弱；
OPO技术亦可以获得1064nm／1570nm双波长的激光，对特殊场合应用有重大意义。

目前，福晶科技全资子公司青岛海泰光电已掌握Eye-Safe OPO技术，同时他是国内最大的该类非线性晶体KTP供应商。

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VCSEL会否在结构上优化，
达到更低功耗、更高效率的要求

1、一种明确的优化——单模光子晶体

单模光子晶体VCSEL技术发展是VCSEL器件由光通信领域向3D sensing应用演进的一大驱动力。普通VCSEL具有多横模激射以及偏振方向不稳定等缺点，因此要想使VCSEL能够在传感器领域使用，就需要改善VCSEL的横向模式、实现激光器基横模工作。

光子晶体VCSEL是指在其上DBR中引入了二维光子晶体组成的周期性空气孔结构的VCSEL。这一结构能够有效的控制垂直腔面发射激光器的模式，使器件工作在基横模状态，从而获得更小的远场发散角、更均匀的光强分布、更窄的光谱线宽。

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2、会否有其他优化？

我们觉得优化的趋势将一直存在，将会集中表现在效率提升、成本下降等方面。

我们做个思考，在上面的讨论中提到VCSEL激光器是一种非常好的二次泵浦光源，意味着我们只需要加入一定的工作物质/晶体就能形成一个二次光泵浦结构，实现效率的快速提升；其中Nd：YOV4是性能最为优异的激光晶体（激光工作物质）。它的直接好处就是在同样性能的情况下，实现功率的下降-即省电。

此种推测我们尚不能得到确认，是一种可能性的升级思考。但我们通过产业链调研了解到，福晶科技（全球最大的Nd：YOV4激光晶体供应商）为主要的VCESL龙头公司有提供相应的晶体材料。

参考资料来自：华创证券、驭势资本研究所

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