VCSEL激光器市場爆發(fā)：國內(nèi)能否分一杯羹？

　　在消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，蘋果公司絕對稱得上“風(fēng)向標(biāo)”。iPhone 8雖然還未上市，但是其各項配置已經(jīng)引發(fā)行業(yè)各種猜想。其中，值得關(guān)注的一點(diǎn)是，iPhone 8將上線時下正熱的AR功能。其解決方案是，通過后置的3D激光系統(tǒng)傳感器，以提升對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)App更好的深度檢測，以及實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的自動對焦。

　　為此，蘋果公司特意研發(fā)一款VCSEL激光系統(tǒng)并將其整合至iPhone 8手機(jī)中，通過計算激光測距來實(shí)現(xiàn)更快的攝像頭對焦。此外，其還能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的深度映射，從而有助于在AR上應(yīng)用。

　　關(guān)于激光系統(tǒng)的供應(yīng)商，之前傳聞Lumentum和Finisar公司將為蘋果公司提供VCSEL激光系統(tǒng)組件，而II-VI公司將提供相應(yīng)傳感器。

　　隨著發(fā)布時間的臨近，iPhone 8的相關(guān)傳聞也開始逐漸證實(shí)。

　　近日，美國Lumentum公司公布了其第四季度及全年財務(wù)業(yè)績。據(jù)OFweek激光網(wǎng)編輯了解發(fā)現(xiàn)，其3D感知產(chǎn)品銷量開始大幅增長，以滿足強(qiáng)勁的客戶需求。依據(jù)之前的傳聞和iPhone 8預(yù)計上市時間不難發(fā)現(xiàn)，Lumentum公司所講的客戶強(qiáng)勁需求，恐怕就是蘋果公司了。

　　由于可以預(yù)測，隨著iPhone 8手機(jī)的上市，VCSEL激光器也將迎來新一輪高增長期。如果后續(xù)國產(chǎn)品牌跟進(jìn)AR功能，相信VCSEL激光器需求將會更上一個臺階。

　那么什么是VCSEL激光器?

　　垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，簡稱VCSEL，又譯垂直共振腔面射型激光)是一種半導(dǎo)體激光器，其激光垂直于頂面射出，與一般用切開的獨(dú)立芯片制成，激光由邊緣射出的邊射型激光有所不同。

　　垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)是一種垂直表面出光的新型激光器。與傳統(tǒng)邊發(fā)射激光器不同的結(jié)構(gòu)帶來了許多優(yōu)勢：小的發(fā)散角和圓形對稱的遠(yuǎn)、近場分布使其與光纖的耦合效率大大提高，而不需要復(fù)雜昂貴的光束整形系統(tǒng)，現(xiàn)已證實(shí)與多模光纖的耦合效率竟能大于90%;光腔長度極短，導(dǎo)致其縱模間距拉大，可在較寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)單縱模工作，動態(tài)調(diào)制頻率高;腔體積減小使得其自發(fā)輻射因子較普通端面發(fā)射激光器高幾個數(shù)量級，這導(dǎo)致許多物理特性大為改善;可以在片測試，極大地降低了開發(fā)成本;出光方向垂直襯底，可以很容易地實(shí)現(xiàn)高密度二維面陣的集成，實(shí)現(xiàn)更高功率輸出，并且因為在垂直于襯底的方向上可并行排列著多個激光器，所以非常適合應(yīng)用在并行光傳輸以及并行光互連等領(lǐng)域，它以空前的速度成功地應(yīng)用于單通道和并行光互聯(lián)，以它很高的性能價格比，在寬帶以太網(wǎng)、高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中得到了大量的應(yīng)用;最吸引人的是它的制造工藝與發(fā)光二極管(LED)兼容，大規(guī)模制造的成本很低。

　　VCSEL激光器市場有多大?

　　鑒于VCSEL在光數(shù)據(jù)通信和傳感等傳統(tǒng)領(lǐng)域，以及紅外照明、泵浦和工業(yè)加熱等新興領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景，VCSEL市場將會步入一個高速發(fā)展時期。

　　據(jù)Marketsand Markets公司預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計2020年將達(dá)到21.053億美元。隨著數(shù)據(jù)分析和云端辦公室方案所需數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，數(shù)據(jù)通信對VCSEL的需求將會迅猛增長，同時，泵浦和激光加熱領(lǐng)域?qū)Υ蠊β蔞CSEL的需求也在增加。

　　VCSEL激光器相關(guān)進(jìn)展：

　　2013年，德國VCSEL制造商VI系統(tǒng)公司和美國伊利諾伊大學(xué)電氣和計算機(jī)工程系聯(lián)合在Photonics West大會上展示基于VI系統(tǒng)專利晶圓技術(shù)制造的新的單模光子晶體VCSEL激光器。光子晶體VCSEL可以支持低至5.4kA/平方厘米的工作電流，3dB帶寬可以達(dá)到18GHz，可以支持25Gbps速率下OM4多模光纖1公里傳輸，接收功率可以低至70微瓦。

　　2014年，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所大功率激光研究組開發(fā)出了利用4個高功率垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器(VCSEL)單管串接形成的百瓦級980nm波段高功率準(zhǔn)列陣模塊。

　　2015年，德國Vertilas公司推出氣體傳感器用VCSEL產(chǎn)品，具有多種波長，滿足大多數(shù)常用有害氣體的探測要求。VCSEL激光器用于氣體探測具有很高的電流依賴性，通常有4nm可調(diào)諧波長范圍，因此特別適合用于TDLAS的測量方式。

　　2016年，加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)電子工程系副教授本杰明·威廉姆斯帶領(lǐng)的團(tuán)隊(包括諾斯羅普·格魯曼公司航空航天系統(tǒng)的工程師)，借助于UCLA的納米電子研究設(shè)施，成功研發(fā)了第一個太赫茲垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)。

國內(nèi)VCSEL激光器現(xiàn)狀：

　　在光通訊領(lǐng)域，VCSEL激光器應(yīng)用已經(jīng)成為趨勢，但是目前有能力推出商業(yè)化產(chǎn)品方面的也就是光迅科技。5G以及物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，帶來流量數(shù)據(jù)爆炸式增長，對于高速低功耗器件需求越來越高。VCSEL激光器前景非常廣闊，而國內(nèi)在芯片生產(chǎn)方面還沒有擺脫技術(shù)限制，仍然受制于人。

　　而在消費(fèi)電子領(lǐng)域，目前國內(nèi)還沒有一家具有量產(chǎn)的能力。近日，由陳曉遲帶領(lǐng)的團(tuán)隊，以硅谷為研發(fā)中心，以國內(nèi)為生產(chǎn)基地，預(yù)計將于明年第二季度實(shí)現(xiàn)垂直腔面發(fā)射激光器大批量生產(chǎn)。

　　在科研方面，據(jù)了解吉林大學(xué)、長春理工大學(xué)、北京郵電大學(xué)、廈門大學(xué)、中科院半導(dǎo)體所、華中科技大學(xué)等都對VCSEL激光器進(jìn)行了不同層面的研究。但是，其行業(yè)技術(shù)門檻很高，受制于關(guān)鍵技術(shù)壁壘，國內(nèi)仍未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　除此之外，自動駕駛在全球范圍內(nèi)迅速火熱，國內(nèi)外主流汽車廠商基本都在嘗試自動駕駛方案。其中，如何降低激光雷達(dá)成本成為該技術(shù)落地的關(guān)鍵。而VCSEL激光器作為激光雷達(dá)光源提供了一種新方案。

　　小結(jié)：

　　5G、物聯(lián)網(wǎng)、紅膜識別、自動駕駛、AR技術(shù)......一波波新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，市場前景無限美好，而這背后都與VCSEL激光器相關(guān)。那么國內(nèi)企業(yè)能否分一杯羹?