瑞识推出超窄光VCSEL新品，让消费级接近传感更具“小、精、智”
2020-08-17 11:13:06   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

无处不在的接近传感为大众消费者开启了无感体验的应用新纪元：

从移动产品（手机、平板、笔记本电脑）和智能穿戴（智能手表、智能眼镜、手环）的抬起唤醒、TWS耳机的入耳即开启工作；到智能家居里常见的入门接近提醒、灯具自动开关，水龙头精准感应出水，智能电视姿势检测；再到车辆的车主自动感应开门，电梯智能安全闭合……

方方面面，多元影响并深刻改变着大家的日常生活形态。

据麦姆斯咨询报道，近日，瑞识科技发布了超窄光VCSEL单孔芯片，更窄小的发散角，更高的出光密度，可大幅减少紧凑型光模块内部窄小空间的信号串扰现象，为轻量化、更小尺寸、更精感知、更智能简化集成的接近传感产品开发，创新提供芯片级解决方案。

图1：瑞识超窄光VCSEL出光效果（左）与常见VCSEL出光效果（右）对比

据了解，常见的消费级接近传感器方案，核心组件一般包括发射端（VCSEL）和接收端，是高度集成的精密光学系统。工作时首先由VCSEL受激发射调制红外高频光脉冲，当光脉冲遇到测距范围内的标的物时，会反射红外光到接收端，通过测量光脉冲发射接收所需的时间，可以快速判断出标的物的存在，并即时计算出其实时距离接近数据，适用于空间定位追踪、测距等高动态的三维空间测量场景。

图2：接近传感工作原理（简化）

同时我们也注意到，终端客户在考虑接近传感的应用集成时，因为大多数消费产品的内部空间都极为狭窄，一般会要求模块尺寸最大限度紧凑。

而当接近传感的发射端与接收端距离过于接近时，发射光与内部反射光会发生信号串扰，进而影响整体的测量精度。

考虑目前主流采用的红外发射激光光源——VCSEL芯片，大部分发散角介于20°~25°，为避免信号串扰，发射与接收间要求保持较远距离实现干扰抑制，又或者需要额外增加挡板以隔离信号串扰。但这些做法都相应地增加了整体设计尺寸、物料成本及工作量，与消费电子行业的“轻、薄、短、小、易”的发展趋势相悖。

针对以上痛点，瑞识基于长期商业化合作过程中的半导体光学项目服务经历和对终端应用的深度理解，创新光芯片结构设计和关键制程工艺，采用氧化制程将VCSEL发散角控制在小于15度以内且保持了较高光功率，最终自主成功研发出新款超窄光VCSEL芯片，波长峰值为940nm，发射角在不同电流驱动下稳定在10°~15°跨度区间，光斑内能量分布均匀，独有的超窄发散角可大幅降低传感器件信号串扰现象，确保发射和反射光具有清晰、不互相干扰的往返路径，同时限制串扰对测量的影响，可帮助缩小接近传感模块尺寸、简化器件设计并实现更精确的距离测量，真正从芯片端打破光传感技术局限。

图3：瑞识超窄光VCSEL（下）与常见VCSEL（上）在不同光功率下的发散角（全角）实测

图4：瑞识超窄光VCSEL在10mA驱动电流下的光斑表现实测

随着终端市场日渐饱和，同质化竞争将越演越激烈，产品差异化创新的关键突破口将更多聚焦在上游应用核心元器件的性能优劣层面。

接近传感凭借非接触、高灵敏度、高精准度的性能优势，在越来越多的消费产品上得以应用。除了市场风向标的智能手机、TWS耳机外，在消费市场还有包括智慧驾驶、摄像/投影仪对焦、机器人、智能家居、智慧电视、安防门禁、VR/AR、AR眼镜等在内的更广阔应用前景。

瑞识此次推出的新款超窄光VCSEL，作为一款专为消费级接近传感定制的高效发射光源选择，可用于开发超小尺寸、极简精确组装、高精度、高性能光学表现、更具性价比优势的接近传感模块，目前产品已在6英寸GaAs晶圆上实现量产并可提供样品。

下一步，瑞识将积极配合各行业客户进行高效的送样测试，让更具优势的接近传感技术成熟应用在各类消费产品上，助力终端创新。

延伸阅读：

《VCSEL全球专利全景分析-2018版》

《激光二极管和直接二极管激光器-2019版》