Theodor Maiman于1960年在加利福尼亚州马里布市的休斯研究实验室建造了第一个激光设备，该设备是由合成橡胶和摄影闪光灯的圆柱体建造的。1
艾伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）利用他的刺激排放理论描述了1917年的概念，但在1950年代花了数十年的时间，并且在1950年代的微波光谱发展之前，在Arthur Schawlow和Charles Townes可以产生详细的概念证明。2他们的1958年论文为激光提供了专利，或“通过刺激辐射发射的光放大”设备。
激光光的一个特征是，激光二极管发出的波长在时空中都处于相位，这意味着它是连贯的。这通常会使激光器非常强大，因为它们可以在很小的区域沉积大量能量，这也会使它们更加危险。
在市场和我们的日常生活中，无处不在，如今，从矫正眼科手术到光纤通信到超市扫描仪的所有事物都受雇于所有事物。
Logitech MX3是使用近红外激光传感进行操作的最新型号。图片来源：辐射视觉系统
垂直腔发射激光器（VCSEL）
首先垂直腔发射激光器或VCSEL，由Kenichi Iga于1977年创建。在接下来的十年左右的时间里，杰克·杰维尔（Jack Jewell）和其他人在贝尔实验室（Bell Labs）进一步开发了该技术。
VCSEL现在经常在许多商业，工业和消费者设备应用中发现，尤其是对于3D传感，这很大程度上依赖于近红外（NIR）光。
VSCEL由半导体材料的层组成，这些材料是在单个晶圆的外延底物上生长的。欧洲杯足球竞彩每个VCSEL二极管在两个平行于晶片表面平行于晶片表面的两层Bragg镜子（分布式的Bragg反射器或DBR）之间产生光，形成一个带有许多量子孔的谐振区域或空腔。
与边缘发射激光二极管（EEL）相反，光在芯片边缘退出，该单片激光谐振器将光垂直辐射到半导体芯片的表面。
即使这种垂直发射体系结构可以导致较低的功率光，但VCSEL的光束质量通常高于鳗鱼或LED的光束质量，这些晶体也用于NIR传感应用程序，这是用于更高可靠性和性能的权衡。
根据光束方向和空间光分布的VCSEL，EEL和LED光源的比较。图片来源：资源
垂直设计有许多优势。VCSEL提供具有高功率密度，直接发射和简单包装的连贯光。
与EEL相比，VCSEL结构比Edge发射器更容易组装。VCSELS的简单光束结构大大降低了耦合/梁塑形光学器件的成本和复杂性，并优化了效率。3
典型VCSEL的结构：两个分布式的bragg反射器（DBR）层，介于两者之间，从单元的顶部发出光。图片来源：奥斯拉姆
VCSEL可以以多种不同的方式利用，其中一些最常见的应用程序是在高速通信和精确传感的领域中。
实际上，VCSELS在以下位置找到了一个地方：4
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3D传感
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自动驾驶和制造
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LIDAR
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光小鼠
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智能手机
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生物医学和气体传感
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高速数据通信
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激光打印机
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计算
这种多功能性正在推动VCSEL市场的指数增长，估计到2025年的规模几乎三倍，从2020年的11亿美元增加到29亿美元（在该期间的复合年增长率为23.7％）5到2027年，超过50亿美元。6
VCSEL晶圆生产。图片来源：光子学媒体
VCSEL 3D传感应用程序
基于VCSEL的传感已成为驾驶员监测和乘员监测系统（DMS和OMS），眼睛跟踪和虹膜检测，手势和面部识别，LIDAR和自动驾驶汽车感测以及运动和手势控制的多模式感测。
它们用于飞行时间（TOF）测量的利用是VCSEL成为3D传感的首选技术的原因之一。TOF散发出NIR光束，测量信号从源（例如VCSEL或LED）发出时的时间间隙，以在反射从物体上反射后返回信号时。
NIR摄像头用于捕获返回信号。物体的距离由时间差与发射和返回或信号的“飞行”显示。该深度测量允许对物体进行3D测量，例如道路上的障碍物（用于汽车激光雷达）或人脸（用于面部识别应用）。
使用近红外发射极（例如VCSEL）表示飞行时间测量。图片来源：辐射视觉系统
VCSEL提供了长时间的工作距离，快速扫描，高效率和极好的抵抗力在TOF应用中的环境干扰。在3D深度检测模块中，VCSEL可实现波长，尺寸，亮度和梁角选择，以适合应用。7
来自Lextar的VCSEL PV88M，用于3D深度检测，可调节适用于45°-100°的适当波长，亮度，尺寸和光束角。图片来源：©Lextar
需要测量VCSEL发射器以确保准确性和安全性
VSCELS从810 nm -940 nm通常用于3D传感应用。然而，对于人类而言，这些NIR波长是看不见的，可能会随着时间的流逝造成损害。因此，为了确保激光的排放在预期的性能参数范围内，需要特别注意。
必须在生产2020欧洲杯下注官网过程中为基于VCSEL的设备的制造商使用测试设备，以确保NIR Light的准确强度和分布。Radiant提供了专门为实验室和生产线上就业设计的NIR测量解决方案，以保证这些发射器的质量和一致性。
VSCEL测量解决方案
辐射视觉系统近红外（NIR）强度透镜系统是一种集成的摄像机/镜头解决方案，可测量NIR发射器（VCSEL和LED）的辐射强度和角度分布。
为了在单个测量中捕获完整的数据锥到±70度，该系统利用傅立叶光学元件，提供非常快速，准确的结果，这是在线质量控制的理想选择。
Radiant对NIR VCSEL和LED测量的解决方案：与Prometric集成的NIR强度镜头®Y-16辐射计。图片来源：辐射视觉系统
3D传感技术的制造商可以使用NIR强度透镜溶液直接测量由衍射光学元件（DOE）产生的NIR激光器，LED和结构光模式。
该镜头具有用于直观系统设置和可自定义自动测量序列的Prometric或Truetest™软件。它直接与辐射视觉系统集成舞会®Y16成像辐射计。
TT-NIRI™软件测试套件包含针对NIR排放测量的进一步测试。用户能够在几秒钟内对所有相关显示特征进行快速评估的测试，并将许多选定的测试应用于相机捕获的单个图像。
NIR分析的独特测试包括：
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最大功率
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像素实体角
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总通量（MW或W）
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洪水源分析
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兴趣点
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POI总功率
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图像导出
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点源分析
NIR发射极的角度分布，如NIR强度透镜在单个图像中捕获，并以错误的颜色（热图）在TT-NIRI分析软件中产生的极性图显示。图片来源：辐射视觉系统
为了遵守行业标准，在人类和人类周围使用的面部识别，眼睛跟踪和汽车雷达等应用需要进行严格的测试。Radiant的测量解决方案是NIR来源的产出，为制造商提供数据测试时可能会有所帮助的数据。
为了确保性能和准确性，使用NIR激光发射器来进行3D传感的新一代设备，以进行产品质量测试的新方法。辐射NIR强度镜头解决方案提供了尺寸，速度和软件的好处，以精确测量3D传感系统。
参考
- “VCSEL的历史”，Photonics Media，2020年5月18日。
- “物理历史的本月：1958年12月：激光发明”，美国物理学会（APS）新闻，第1卷。12，第11期，2003年12月。
- Emilio，M。，“垂直腔室发射激光器击中了深度检测的目标，”欧洲，欧洲，2020年1月1日。
- 艾哈迈德（F.），“低功率VCSEL发现多种用途，Photonics Spectra，2018年12月。
- “VCSEL市场按类型（单模，多模），材料…。和地理 - 预测到2025”，市场和市场报告，2020年4月。
- Wadhwani，P。和Yadav，S。，“到2027年，VCSEL市场规模价值超过50亿美元，”全球市场见解，2021年2月1日。
- Emilio，M。，“垂直腔室发射激光器击中了深度检测的目标，”欧洲，欧洲，2020年1月1日。
致谢
由最初由Anne Corni欧洲杯足球竞彩ng从Radiant Vision Systems撰写的材料。
此信息已从Radiant Vision Systems提供的材料中采购，审查和调整。欧洲杯足球竞彩
有关此消息来源的更多信息，请访问辐射视觉系统。