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常瑞華教授:VCSEL激光器的近期突破,讓人大為振奮

星之球科技 來源:光電匯OESHOW2018-01-10 我要評(píng)論(0 )   

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,2019年應(yīng)用于智能手機(jī)的VCSEL芯片出貨量預(yù)計(jì)將增長至2.4億顆。隨著全球范圍內(nèi)相關(guān)VCSEL供應(yīng)商的產(chǎn)能不斷增長

 據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,2019年應(yīng)用于智能手機(jī)的VCSEL芯片出貨量預(yù)計(jì)將增長至2.4億顆。隨著全球范圍內(nèi)相關(guān)VCSEL供應(yīng)商的產(chǎn)能不斷增長,全球VCSEL市場的復(fù)合年增長率(CAGR)可達(dá)17.3%,市場規(guī)模到2022年或?qū)⒃鲩L至31.2億美元。
 
在此背景下,國內(nèi)華芯半導(dǎo)體、中科芯電、縱慧光電等都表示已經(jīng)或即將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),中國臺(tái)灣地區(qū)的VCSEL器件供應(yīng)商,包括全新光電(VPEC)、晶元光電(Epistar)、Advanced Wireless Semiconductor以及環(huán)宇通訊,都在為2018年VCSEL銷售的強(qiáng)勁增長做足準(zhǔn)備。
 
此外,Lumentum Holdings 、Finisar、Princeton Optronics和Heptagon等國際VCSEL芯片供應(yīng)商也正在通過各種努力,增強(qiáng)在該領(lǐng)域的市場表現(xiàn)
 
面對如此大好形勢,長期從事VCSEL的科研人員也為之振奮。伯克利加州大學(xué)工學(xué)院的副院長常瑞華教授在“中國激光(OPTICS1964)“5分鐘光學(xué)欄目中講述了她眼中VCSEL的近期進(jìn)展。
 
我們得到獨(dú)家授權(quán),以文字版將常教授的講述內(nèi)容呈現(xiàn)給大家。
 
 
專家簡介:
 
        常瑞華,1992-1996,斯坦福大學(xué)電子工程系助理教授、副教授;1996至今,加州大學(xué)伯克利分校電子工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授。歷任電機(jī)系主任、光電納米技術(shù)研究中心主任等職位。主要研究領(lǐng)域:納米結(jié)構(gòu)材料的合成、性質(zhì)和器件,寬帶光通信,VCSEL,光學(xué)微機(jī)電結(jié)構(gòu)。
 
        常教授因?qū)怆妼I(yè)的杰出貢獻(xiàn)而獲得了許多國際獎(jiǎng)項(xiàng),包括2011年IEEE David Sarnoff Award、美國總統(tǒng)教授獎(jiǎng)、2009年古根漢研究員獎(jiǎng)、德國Alexander von Humboldt研究員獎(jiǎng)、及2008年美國國家安全科學(xué)與工程研究獎(jiǎng)、2007年OSA Holonyak成就獎(jiǎng)、2005年國家工程研究院的Gilbreth講師稱號(hào)等。
 
以下是常教授的講述內(nèi)容。
 
大家好,我叫常瑞華,是伯克利加州大學(xué)(UC Berkeley)電子系的講座教授、伯克利加州大學(xué)工學(xué)院的副院長。此外,我還有一個(gè)職位是清華-伯克利深圳學(xué)院(簡稱TBSI)的共同院長。TBSI由深圳市 人民政府、清華大學(xué) 與加州伯克利大學(xué) 于2014年聯(lián)合成立,致力于培養(yǎng)全球科技領(lǐng)袖和未來企業(yè)家。
 
今天,我非常高興能有機(jī)會(huì)與大家分享一下,我認(rèn)為在光學(xué)、光電領(lǐng)域與我們相關(guān)的一些大的突破,主要是側(cè)重在市場應(yīng)用這個(gè)方面。
 
我個(gè)人主要從事垂直腔表面發(fā)光激光器VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)的研究,至今大概有28年左右的時(shí)間了。
 
VCSEL激光器屬于一種半導(dǎo)體激光器。相信大家從蘋果公司發(fā)布的一些消息也了解到,從iPhone8開始,到現(xiàn)在最新上市的iPhone X ,都用到了VCSEL激光器。
 
iPhone X里有一個(gè)叫 Dot projector,利用激光器達(dá)到人臉識(shí)別的技術(shù)。而這個(gè)激光器,就是VCSEL array。它是一個(gè)陣列,VCSEL陣列。
 
消息出來后,我們這些從事VCSEL研究的科研人員都為之振奮,非常地高興。因?yàn)檫@說明VCSEL激光器更進(jìn)一步地接近了人們的生活。我認(rèn)為是到達(dá)了通信應(yīng)用的領(lǐng)域。
 
最近,VCSEL激光器在技術(shù)方面也獲得了一些重要的突破,在這里也跟大家分享一下我的觀點(diǎn)。
 
第一個(gè)突破就是, VCSEL半導(dǎo)體激光器本身可調(diào)制。利用直接調(diào)制技術(shù)可以傳送很高的信息率,大概有50 gbit/s。而每一個(gè)信道又是一個(gè)陣列。一片晶圓上可以放置幾萬顆這種VCSEL激光器。所以,隨便你怎么去切,可以切1000顆。iPhone手機(jī)的這種大概是幾百顆做成一個(gè)陣列的。
 
因此,它可以擁有很高的信道帶寬,這在我們將來的通信領(lǐng)域,data center會(huì)有很大的應(yīng)用。
 
第二個(gè)突破點(diǎn),就是VCSEL激光器在1550 nm波段可調(diào)。
 
1550 nm波段其實(shí)就是我們所說的光纖通訊的主干道。但是在此之前,VCSEL激光器只能做到850 nm波段可調(diào)。如今,可以做到1550 nm,就說明它可以跟所有的長距離的光纖通信相結(jié)合。
 
將來,我們希望可以看到,VCSEL激光器不僅在data center上有很大的應(yīng)用,而且也可以在無限通信領(lǐng)域有所作為。這就相當(dāng)于“天線”的概念,實(shí)現(xiàn)成本效益,作為一種非常經(jīng)濟(jì)的光源。
 
第三點(diǎn)是可以連續(xù)調(diào)制光波的VCSEL激光器。
 
如果說光波可以連續(xù),而且非??焖伲缭贛Hz這種情況下調(diào)出來的這種激光器,在3D傳感領(lǐng)域?qū)⒋笥凶鳛椤?/div>
 
3D就是三維距離的測相,可以達(dá)到更高的精密度。這在我們的醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)方面的利用是非常大的,例如人類的眼膜、動(dòng)脈血管的血管表層識(shí)別。
 
目前來說,世界上唯一一種可以做到大幅度光波長調(diào)制的激光器就只有VCSEL激光器了,因?yàn)橹挥蠽CSEL這樣的激光器才具有連續(xù)可調(diào)的特性。
 
第四點(diǎn),也就是剛剛提到的, iPhone X中的人臉識(shí)別功能。
 
iPhone X目前是利用幾百顆VCSEL做成一個(gè)陣列,來完成人臉識(shí)別功能。我相信在這個(gè)方面,我們還可以做很多的研究,還有很多可以突破的空間,例如增加光功率、大幅度地減少損耗,甚至于它的智能功能,還有3D傳感,可以讓厚度測試做到更精準(zhǔn),達(dá)到微米級(jí)別。
 
以上幾點(diǎn),就是我認(rèn)為VCSEL激光器目前獲得的最令人振奮的技術(shù)上的突破。
 
謝謝。

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