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苹果为什么最后选择了VCSEL,而不是红外LED?

VCSEL与LED红光有一定关联性又不尽相同,苹果带火了VCSEL,但国内能量产VCSEL的非常鲜有,之前看到乾照有开始投资VCSEL,是意味着你们在看好VCSEL吗?
乾照光电 · 2019-04-08

我们乾照的回答是:是的,我们看好,并且已经在付诸于行动了。

我们先来简单了解一下VCSEL——全名为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser),以砷化镓半导体材料为基础,有别于LED(发光二极管)和LD(Laser Diode,激光二极管)等其它光源,具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点,广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。

从应用领域来看,VCSEL主要有两种,一种用在光通讯领域,波长主要为850 nm,另一种用在消费电子领域,波长主要为940 nm。苹果带火的VCSEL,是消费电子的3D成像领域,主要用于人脸识别,一般常用3D结构光方案和ToF方案。

而用于光通信系统和3D成像模块的红外光源可以分为三大类:

1、发光二极管LED;2、边发射激光器EEL;3、垂直腔面发射激光器VCSEL。

那为什么苹果最后选择了VCSEL?原因如下:用红外LED作为光源,虽然成本低,但LED没有谐振腔,光束发散,必须输入更多的功率以克服损失,所以其功耗较高。此外,LED不能快速调制,限制了其分辨率。相比于红外LED和EEL,VCSEL的出射光更集中、光斑更对称,同时在温度漂移和腔面反射率上也更占优势。


图 1:VCSEL、LED与EEL的区别(图片来源于http://vixarinc.com/)

对于红黄光LED的厂家来说,进军VCSEL主要有两大优势:

一是技术优势——VCSEL和红黄光LED同属于GaAs材料体系,红黄光LED厂家在相同的材料体系内已积累了不少经验,可以大大缩短学习曲线;

二是成本优势——相比于单纯制造VCSEL的厂家,红黄光LED厂家的机台综合使用效率更高。

未来VCSEL的市场前景广阔,一方面是在消费电子上的应用,包括手机、安防、智能家居等;另一方面是随着5G的到来,光通讯用的VCSEL将大幅增多。

乾照光电自2017年底开始布局激光领域,2018下半年成功开发出用于消费电子的VCSEL,包括3D结构光和ToF,目前样品已在多家客户进行测试。

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"厦门乾照光电股份有限公司(股票代码:300102),是国内领先的全色系超高亮度发光二极管外延片及芯片生产厂商,总部坐落于厦门,产业化基地分布在厦门、扬州、南昌,是国家火炬计划重点高新技术企业、中国光电行业“影响力企业”、国家知识产权示范企业,承担国家重点研发计划、国家“863计划”、国家火炬计划等多项重大课题,并拥有国家级企业技术中心及国家级博士后科研工作站。
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