新一代的3D 感測光源- 邊射型雷射二極體

華信光電開發了使用邊緣發射雷射（EEL）作為結構光源的技術，結合了華信原有的自動功率控制（APC）專利，推出了適用於3D傳感應用的新紅外光APC雷射模組。

Arima EEL紅外光APC雷射模組可以投射出隨機的光點，與使用VCSEL時普通週期性的陣列式偽隨機光點不同。 在3D感測應用中，它可以獲得更高的精準度和且更少的雜訊干擾。 第一代（G1）的模組應用於3D感測產品中成效甚佳，其性能超越了使用VCSEL的光源模組。

 

近期則推出第二代（G2）φ6.5mm雷射模組，其由TO56 830nm / 850nm / 940nm雷射光源與具有準直功能的光學元件（DOE）所組成。 原創的光學設計使零級衍射光點完全消失並提高了安全性。而雷射模組的光輸出功率高達160mW，且隨機光點超過30,000個，視場角為（H）70°×（V）55°。

此外，華信光電也開發了表面貼焊技術（SMT）。 如此可以大大減少封裝後的產品體積。並可應用於回流焊接工藝。 第一代（G1）SMD型紅外雷射模組預計將於2020年第四季度推出。華信光電同時提供TO或SMD封裝雷射二極體。 如果對其他規格有特殊要求的客戶，華信光電也能提供定制服務。

 

大功率3D感應光源應選用EEL還是VCSEL？

3D感測的應用目前正在蓬勃發展。 在低功率產品的市場需求中，垂直腔面射型雷射（VCSEL）因其成本優勢和光學設計簡易，而成為3D感測激光光源的首選。 然而，進階的感測應用產品則對於精度和範圍要求的提高，使垂直腔面射型雷射光源的功率和可靠性經受了考驗。 為了提供高質量的光源，華信光電開發了邊射型雷射二極體（EEL）的新一代解決方案。 且其邊射型雷射二極體在3D感測系統上的測試結果顯現出比傳統VCSEL光源更好的性能。
 

與VCSEL相比EEL具有以下優勢：

 

1.高輸出光功率：
目前單模 (single-mode)的模式下VCSEL的可達功率約為4〜5mW，多模(multimode)的模式下則約為8〜9mW。提高功率的常用方法則是將它們排列成陣列。 但是，考量芯片設計和尺寸，此方式可以增加的功率仍然非常有限。相比之下，EEL只需要單個芯片即可達成高功率的需求。

2.高插座效率（wall-plug efficiency）（WPE）：
VCSEL的WPE約為35％，EEL約為45％。 在低功率下使用時，EEL和VCSEL之間的WPE差異可能不會那麼明顯。但是，當以較高功率使用時，低WPE意味著VCSEL將消耗更多的能量並產生更多的熱能。這將導致各種不良的影響

3.散熱性佳：
雷射光源的穩定性和可靠度與溫度密切相關。高溫會造成許多負面影響，例如：波長偏移、WPE減少以及使用壽期縮短。 由於VCSEL的結構，產生光和熱的P側不能直接接觸散熱器，且熱量容易積聚。特別是在高輸出功率狀態下，負面影響將更加明顯。另一方面，EEL可以使P側和散熱器直接粘合，因此雷射芯片的散熱能力和溫度均勻性遠優於VCSEL。

基於以上內容，可以發現，在低功率使用時，VCSEL確實是3D感測雷射光源的最合理選擇，因為幾乎不需要考慮散熱和效率。 但是，隨著功率需求的增加，這些負面影響將逐漸增加。 相反，在低功率下，EEL的性價比低於VCSEL。然而在大功率領域，EEL的表現將比VCSEL更具潛力。