據(jù)麥姆斯咨詢報道，Lumentum是國際知名的專業(yè)激光器廠商。近幾年，隨著3D傳感市場的快速成長，3D傳感已經(jīng)成為Lumentum僅次于光通信的第二大業(yè)務(wù)板塊。從2010年微軟公司推出的室內(nèi)游戲機，到2015年的個人電腦，再到2017年之后具有劃時代意義的3D傳感手機應(yīng)用中，都有Lumentum公司提供的激光器產(chǎn)品和技術(shù)。Lumentum非常重視本地化和客戶服務(wù)，作為一家芯片供應(yīng)商，Lumentum為客戶提供的服務(wù)已經(jīng)遠超芯片本身，通過深厚的技術(shù)積累與研發(fā)能力，在解決方案和產(chǎn)品生態(tài)等方面，Lumentum提供全方位技術(shù)支持，保證項目高效順利推進和按時投放市場。

作為走在3D傳感技術(shù)前沿的Lumentum，對未來3D傳感應(yīng)用有何理解和預(yù)測？對未來激光技術(shù)趨勢有怎樣的判斷？Lumentum又做了哪些布局？2020年9月24日，由麥姆斯咨詢主辦的 『第三十屆“微言大義”研討會：3D視覺技術(shù)與應(yīng)用』，Lumentum亞太區(qū)資深FAE計超先生做了精彩分享！

Lumentum亞太區(qū)資深FAE計超先生分享多結(jié)和可尋址VCSEL以及Lumentum在行業(yè)的最新進展

Lumentum為3D傳感和車載應(yīng)用提供全面的激光解決方案

Lumentum（前JDSU）自2010年開始布局3D傳感市場，至今已累計發(fā)貨超8.5億顆3D傳感激光器，其中邊發(fā)射激光器（EEL）5千萬顆，VCSEL超8億顆。Lumentum面向iToF（間接飛行時間）、dToF（直接飛行時間）、結(jié)構(gòu)光、汽車In-cabin及汽車激光雷達等多種應(yīng)用的VCSEL和EEL產(chǎn)品，均處于量產(chǎn)狀態(tài)，2018年至今在中國市場3D傳感VCSEL發(fā)貨量已經(jīng)超過6千萬顆。

計超先生介紹道：“Lumentum VCSEL（芯片及封裝）已經(jīng)通過了AEC-Q102認證，并批量出貨，是目前全球唯一通過AEC-Q102認證的VCSEL封裝，可為車內(nèi)DMS/OMS應(yīng)用提供貨架產(chǎn)品。面向激光雷達，Lumentum VCSEL的光功率密度已大幅提升到1000 W/mm2，用以順利替換EEL，成為激光雷達系統(tǒng)設(shè)計的首選光源。目前Lumentum不僅可以提供車規(guī)級可靠性的VCSEL標品，也可以與客戶進行汽車VCSEL的深度定制開發(fā)，歡迎有需求的客戶與我們具體討論?！?/p>

Lumentum車規(guī)級VCSEL產(chǎn)品及性能展示

多結(jié)VCSEL設(shè)計及應(yīng)用

Lumentum追求對VCSEL產(chǎn)品性能持續(xù)不斷的提升，同時努力降低成本，因此要在解決方案的設(shè)計層面進行優(yōu)化——多結(jié)VCSEL（也稱：多層結(jié)VCSEL）因此而誕生。計超先生分析了多結(jié)VCSEL的諸多優(yōu)勢：“首先體現(xiàn)在功率和PCE（電光轉(zhuǎn)換效率）。多結(jié)VCSEL能提供更高的功率密度，對光學系統(tǒng)設(shè)計更加友好；其次，多結(jié)VCSEL增加了斜率效率。采用多結(jié)之后，驅(qū)動電源稍微提高，同時大幅降低芯片驅(qū)動電流，高壓小電流的激光驅(qū)動器更易實現(xiàn)。此外，多結(jié)VCSEL其實是一種降低VCSEL成本的優(yōu)秀方案。獲得相同的功率，多結(jié)VCSEL只需單結(jié)芯片面積的二分之一或者三分之一就可以實現(xiàn)，這對成本節(jié)約非常有幫助?！?/p>

iToF模式工作的單結(jié)VCSEL和三結(jié)VCSEL：芯片面積不變，單位功率密度大幅提升

計超先生向現(xiàn)場觀眾展示了工作在iToF模式的單結(jié)VCSEL和三結(jié)VCSEL的性能表現(xiàn)。這兩顆芯片均是量產(chǎn)芯片，其中單結(jié)VCSEL的電壓在2 V左右，三結(jié)VCSEL會提高到5 V左右。在相同的3~4 A電流下，同樣面積的芯片，三結(jié)VCSEL的出光功率可增加近三倍。值得一提的是，換成三結(jié)VCSEL之后，系統(tǒng)的裝配和部件選擇并沒有明顯差別，可以兼容原有單結(jié)成熟封裝工藝和光學配件。計超先生也分析到，“多結(jié)VCSEL中，各結(jié)之間近距離地串聯(lián)在一起，當控制信號脈沖比較長，或者占空比較大的時候，結(jié)與結(jié)之間會有較強的熱影響，導(dǎo)致芯片電光效率下降。因為這個特點，多結(jié)VCSEL更加適合短脈沖工作場景，比如dToF解決方案等應(yīng)用?！?/p>

多結(jié)VCSEL在連續(xù)脈沖、低占空比模式下的表現(xiàn)

可尋址VCSEL類型和演進方向

為什么需要可尋址VCSEL（Addressable VCSEL）？可尋址會為3D傳感帶來什么幫助？計超先生對此進行了詳細的分析?！笆紫龋蓪ぶ稸CSEL能更有效地操控激光器的發(fā)光位置，允許系統(tǒng)僅控制有需要的位置發(fā)光；其次，配合合適的系統(tǒng)設(shè)計，可尋址芯片能實現(xiàn)系統(tǒng)級抗干擾、抗沖突等獨特功能，解決多設(shè)備同時共用、相互之間會產(chǎn)生干擾的難題；第三，可尋址芯片有更佳的發(fā)光效率，節(jié)約系統(tǒng)功耗；第四，相比單一區(qū)域芯片，分區(qū)工作的熱耗散更小，更有利于系統(tǒng)散熱?！钡?，可尋址VCSEL也會對應(yīng)用提出一些新的要求：比如需要多通道光源驅(qū)動電路，需要有DOE（衍射光學元件）等微光學元件的光路配合，在傳感器和算法設(shè)計上，更需要整體考慮，設(shè)計難度增加等等。接下來，計超先生向在場觀眾分享了Lumentum的可尋址VCSEL實現(xiàn)方式：

（1）1D可尋址VCSEL（下圖左起第一張圖），實現(xiàn)從左到右的分區(qū)點亮；

（2）交錯尋址型（下圖左起第二張圖），例如進行奇偶數(shù)排列交錯點亮；

（3）2D可尋址VCSEL（下圖左起第三張圖），有兩種實現(xiàn)方式，分別為共陰極、多陽極形式，和獨立陰極陽極形式；

（4）多層分區(qū)VCSEL（下圖左起第四張圖），不同的發(fā)光點組合，可以共用相同的發(fā)光區(qū)域，同時或分步點亮工作。

Lumentum提供靈活多樣的可尋址VCSEL設(shè)計

計超先生認為“傳統(tǒng)的iToF方案還會長期存在，并且持續(xù)提升分辨率，降低成本。與此同時，在硬件支持的情況下，例如點陣方式投射的dToF方案，可尋址VCSEL會更加適用。”

Lumentum的VCSEL產(chǎn)品旨在提升性能的同時降低成本

最后，計超先生表示，Lumentum提供多樣的激光器產(chǎn)品，波長覆蓋8XX nm到15XX nm范圍，功率小到毫瓦（mW）級別，大到千瓦（kW）級別，都有成熟產(chǎn)品和解決方案?？蛻艏瓤梢栽诂F(xiàn)有產(chǎn)品平臺上選擇，又可以靈活定制。Lumentum扎根中國20年，一直以積極開放的態(tài)度與客戶共同成長，期待與客戶一起，推動更多新功能、新解決方案，也推出更多新應(yīng)用！