VCSEL技術與市場介紹
：2022-09-16
：333
VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting LaserⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，垂直腔表面發射激光器）
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諧振腔 （兩個DBR反射鏡和有源區構成）
MQWS：AlGaAs-850nm⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，
InGaAs-940nm
•
DBR: PDBR-99%反射率
Al0.9GaAs/Al0.1GaAs 24-25對
NDBR-99.9%反射率
Al0.9GaAs/Al0.1GaAs 30-35對
DBR=1/4λ
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氧化制程-減小諧振腔體積和發光
面積✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，PDBR需要全鋁的AlAs
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氧化制程-關系到光束的穩定和光
電特性的優劣❣❦❧♡۵。
紅外LED
紅外LD-EEL
紅外VCSEL
光型
發散分布
橢圓集中分布
圓形集中分布
頻譜半高寬
50nm
1nm
1nm
投射距離
近距離
遠近皆可
遠近皆可
光電轉換效率
10%
20%
25%
功耗
高
中
低
閾值電流
高
中
低
指向性
大角度散射光
高指向性同調光
高指向性同調光
散熱情況
不好
好
好
調制頻率
慢
快
高速
發射時間
5-10ns
1ns
1ns
使用壽命
1萬小時
5萬小時
5萬小時
技術難度
底
中
較高
成本
底
高
較高
為了改善 光電二極體 的缺點ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，業界結合 發光二極體(LED) 與 光傳感器 做成 環境光源傳感器 (Ambient Light Sensor) 取代 光電二極體☾☽❄☃。 但是⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，使用紅外線感測僅能分辨 距離的遠近♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，若遇到暗色系表面物體①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，則會吸收掉發射出的紅外光源而影響感測效能☈⊙☉℃℉❅。所以去年開始웃유ღ♋♂，業界陸續改用 飛時測距技術(TOF) 取代
環境光源傳感器 (Huawei⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯、LG✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅、Lenovo✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥、Motorola)ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，Apple 也在 IPHONE 7導入了 TOF 技術✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥。
飛時測距（time of flight①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，ToF） 技術其透過量測光離開發射端❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，碰到目標物✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，再回到接收端的時間差✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，藉此計算與目標物間的距離ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ。TOF 感測器 不需依靠光
源反射的光量㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，而是測量光子由 電射二極體 發射後的傳輸時間來計算距離⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，所以不會受到目標的表面反射率影響而導致偵測效果失誤TOF 測距傳感器⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，已經被 APPLE⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺、華為❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣、聯想㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂、宏達電ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ、樂金❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣、摩托羅拉等手機廠採用✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴。
VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 及 單光子雪崩二極管(SPAD)整合為一個 TOF 測距傳感器ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。IPHONE 7 已導入了飛行時間 (time of flight) 測距傳感器⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。TOF 技術可被用來強化擴增實境（AR）或虛擬實境（VR）與現實世界的互動㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，讓裝置配戴者確實感知自己在接近⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾、得以處理現實世界的物件㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。
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