據(jù)麥姆斯咨詢介紹,如今移動設(shè)備(包括智能手機、平板電腦和可穿戴設(shè)備)中許多關(guān)鍵技術(shù)的進步與光的應(yīng)用息息相關(guān),如可見光(如顯示器照明或閃光燈應(yīng)用)和不可見的紅外光(如手勢識別、虹膜掃描或人臉識別)。位于德國雷根斯堡(Regensburg)的光電子元件制造商歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司(Osram Opto Semiconductors GmbH,以下簡稱“歐司朗”)表示,垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical Cavity Surface EmitTIng Laser,VCSEL)技術(shù)在這一潮流中發(fā)揮著重要作用。

生物識別技術(shù)利用人體特征,如虹膜的特定結(jié)構(gòu)、人臉或指紋特征等,然后通過傳感器識別這些特征,并將其與存儲的生物統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行比較。據(jù)Yole在11月發(fā)布的《消費類生物識別市場和技術(shù)趨勢-2018版》 中談到,五年前蘋果(Apple)公司為iPhone 5s集成了“Touch ID”電容式指紋識別技術(shù),掀起了消費類生物識別技術(shù)的“第一波”浪潮;2017年9月,依然是蘋果推出了iPhone X,開啟了“第二波”浪潮——3D人臉識別。這波浪潮由3D傳感技術(shù)引領(lǐng),目前正在進行當(dāng)中,并有望驅(qū)動生物識別市場在2022年之前達到170億美元。

為了使生物識別技術(shù)在移動設(shè)備中可靠工作,還額外需要紅外光來照亮目標(biāo)區(qū)域。目前該技術(shù)已被應(yīng)用于門禁系統(tǒng),大多數(shù)國家更是將其用于移民工作中。但隨著紅外LED技術(shù)對器件小型化的推動,越來越受到移動和消費類設(shè)備的青睞。歐司朗表示,公司也正積極研發(fā)VCSEL技術(shù),以致力于填補解決方案組合的空缺,使這些應(yīng)用能夠在更廣闊的市場中得以應(yīng)用。

VCSEL技術(shù)開辟新應(yīng)用領(lǐng)域

以前,VCSEL技術(shù)主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信,但近幾年被挖掘出了大量可應(yīng)用的領(lǐng)域。由于在VCSEL技術(shù)中,光束是從半導(dǎo)體芯片表面垂直發(fā)射出(與邊發(fā)射激光二極管從芯片邊緣發(fā)射不同),因此VCSEL比邊發(fā)射激光器(EEL)的生產(chǎn)成本更低、光束質(zhì)量更好,并且輸出功率相對較低。作為可采用表面組裝(SMT)的元件,VCSEL結(jié)合了LED和激光器的特性。該技術(shù)同時還可用于VCSEL陣列(由數(shù)百甚至數(shù)千顆VCSEL組成)。例如,一顆芯片上有500個1mm x 1mm孔徑。

歐司朗表示,VCSEL技術(shù)是智能手機、無人機、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實(AR/VR)設(shè)備等應(yīng)用的理想選擇,其中高速調(diào)制技術(shù)對這些應(yīng)用來說更是優(yōu)勢之一。3D傳感應(yīng)用,如人臉識別(尤其是消費類設(shè)備)被視為主要的市場驅(qū)動因素。據(jù)Yole在最新發(fā)布的報告《紅外LED和激光二極管:技術(shù)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)趨勢》中透露紅外光源市場預(yù)計在2018年將達到18億美元,而2023年將達到65億美元,復(fù)合年增長率為29%。

目前用于智能手機3D傳感的解決方案包括結(jié)構(gòu)光法和飛行時間(ToF)法。iPhone X就使用了結(jié)構(gòu)光,其點陣投影器在人臉上投射數(shù)萬個紅外(IR)光的光點。紅外攝像頭再接收從臉部反射回來的紅外光線,以創(chuàng)建3D人臉模型。

其他應(yīng)用包括攝像頭(尤其是智能手機的攝像頭)中的自動對焦和微距功能。3D傳感還與AR/VR相結(jié)合,用于智能眼鏡或未來的智能手機和其他移動設(shè)備,包括無人機等。

歐司朗認為,由于VCSEL技術(shù)的諸多優(yōu)勢,如芯片面積非常小、成本相對較低、光學(xué)效率高、功耗低、波長穩(wěn)定以及調(diào)制速率高等,VCSEL將會成為3D人臉識別等應(yīng)用進入大眾市場的關(guān)鍵技術(shù)。

歐司朗指出,雖然與現(xiàn)有技術(shù)相比,VCSEL技術(shù)具有很多優(yōu)勢,但它并不是所有領(lǐng)域的最佳解決方案。因此,VCSEL應(yīng)當(dāng)被視為紅外和其他光源的擴展。為了幫助客戶,讓每種應(yīng)用都擁有最合適的解決方案,歐司朗正用VCSEL技術(shù)填補他們的紅外技術(shù)組合空缺。