西奥多·梅曼在1960年建立第一个激光设备在马里布的休斯研究实验室,CA,从一个圆柱体的合成橡胶和摄影闪光灯灯。1
使用他的受激发射理论,1917年爱因斯坦所描述的概念,但它花了几十年的发展微波光谱在1950年代之前的详细证据概念可以由亚瑟Schawlow和查尔斯·汤斯。2他们一份1958年的论文导致激光专利申请,或“辐射的受激发射光放大”设备。
激光的特点之一是一个激光二极管发出的波长在时间和空间上都在阶段,这意味着它是连贯的。这通常使激光非常强大,因为他们可以存放大量的能量在一个非常小的区域,这也会使他们更加危险。
市场和在我们的日常生活中无处不在,今天激光用于从眼矫正手术到光纤通信、超市扫描仪。
罗技MX3是最新型号的电脑鼠标,使用近红外激光感应操作。图片来源:辐射视觉系统
垂直腔面发射激光器(VCSELs)
第一个垂直腔面发射激光或VCSEL,于1977年由Kenichi Iga。在未来十年左右,在贝尔实验室的进一步发展的技术杰克朱厄尔和其他人。
VCSELs现在经常发现在许多商业、工业和消费设备应用,特别是对于三维传感的严重依赖于近红外(NIR)光。
VSCELs是由半导体材料层上生长外延衬底作为单个晶圆。亚博网站下载每个VCSEL二极管产生光的两层之间布拉格反射镜(DBRs分布式布拉格反射镜,或)是平行的晶片的表面,形成一个谐振器区域,或腔,无数的量子井。
而不是边缘发射激光二极管(鳗鱼),出口的光的边缘芯片,这种单片激光谐振器辐射光线垂直半导体芯片的表面。
尽管这垂直发射结构会导致较低的电源指示灯,光束质量VCSELs通常高于鳗鱼或发光二极管,也用于近红外光谱遥感应用程序——更高的可靠性和性能的权衡。
VCSEL的比较、鳗鱼和LED光源的光束方向和空间光分布。图片来源:源
有许多垂直设计的优势。VCSELs提供相干光功率密度高,直接排放和简单包装。
相比一个鳗鱼,VCSEL的结构比边缘发射器容易组装。VCSELs简单梁结构大大减少了成本和复杂性的耦合/光束整形光学和优化效率。3
典型的VCSEL的结构:两个分布式布拉格反射器(DBR)层与量子井之间,发光单元的顶部。图片来源:欧司朗
VCSELS在许多不同的方式,可以利用一些最常见的应用程序领域的高速通信和传感精度。
事实上,VCSELs:发现了一个地方。4
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三维传感
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自动驾驶和制造业
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激光雷达
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光的老鼠
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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
这种多功能性驾驶VCSEL市场的指数增长,据估计,近三倍大小,到2025年,从11亿年的2020美元到29亿美元的收入(23.7%的复合年增长率时期)5并在2027年将超过50亿美元。6
生产的VCSEL晶片。图片来源:光子学媒体
VCSEL三维传感应用
VCSEL-based传感驱动监控已经成为一种普遍现象和居住者监测系统(DMS和OMS),眼球追踪和虹膜检测、姿态和面部识别、激光雷达和自主汽车传感和综合遥感运动和姿态控制。
他们利用飞行时间(ToF)测量是一个原因VCSELs成为三维传感技术的选择。ToF发出一束近红外光线,测量时间之间的差距从源发出的信号(如VCSEL或LED)时,信号被反射后返回一个对象。
一个近红外相机用于捕获返回信号。物体的距离显示区别发射和返回的时候,或信号的“飞行”。这个深度测量许可证等物体的3 d测量障碍物在路上(汽车激光雷达),或一个人脸(人脸识别应用程序)。
飞行时间测量使用近红外发射器的代表如VCSEL。图片来源:辐射视觉系统
VCSELs提供长期的优势操作距离,快速扫描,效率高、优良的抗环境光干扰在ToF应用程序中。在三维深度检测模块,VCSELs使波长,大小、亮度和波束角选择适合该应用程序。7
的VCSEL PV88m Lextar,用于三维深度检测,为适当的波长可调、亮度、尺寸和梁从45°-100°角。图片来源:©Lextar
需要衡量VCSEL发射器的准确性和安全性
VSCELs从810 nm - 940 nm)通常用于三维传感应用。然而,这些近红外波长人眼是看不见的,有可能随着时间的推移暴露造成破坏。所以,为了确保激光的排放是在预期的性能参数,需要特别的照顾。
测试设备在app亚博体育生产过程中必须使用VCSEL-based设备的制造商,以确保准确的近红外光线的强度和分布。辐射提供了一个近红外光谱测量解决方案专门为就业在实验室和在生产线上保证这些排放的质量和一致性。
VSCEL测量解决方案
辐射视觉系统的近红外(NIR)强度透镜系统是一个集成的相机/镜头方案措施的辐射强度和角分布近红外发射器,VCSELs和led灯。
捕捉到一个完整的锥形的数据在一个测量±70度,系统利用傅里叶光学,提供快速、准确的结果是理想的在线质量控制。
辐射的NIR VCSEL,测量解决方案:近红外光谱强度透镜集成ProMetric公司®Y-16辐射计。图片来源:辐射视觉系统
制造商三维传感技术可以使用近红外光谱强度的镜头直接的近红外激光角度测量解决方案,发光二极管和结构光模式产生的衍射光学元件(DOE)。
镜头特性ProMetric公司或TrueTest™软件直观的系统设置和可定制的自动化测量序列。它是直接与辐射视觉系统集成普尔文®造成成像辐射计。
的TT-NIRI™软件测试套件包含特定于近红外光谱辐射测量进一步测试。用户可以测试序列的快速评估所有相关显示特征在几秒钟之内,无数的选择测试应用到一个图像被相机。
对近红外光谱分析独特的测试包括:
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最大力量
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像素立体角
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总通量(mW或W)
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洪水来源分析
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的兴趣点
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POI总功率
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图像导出
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点来源分析
近红外发射器的角分布,在一个单一的图像捕捉到近红外光谱强度镜头和假彩色(heat map)极坐标图所示在TT-NIRI分析软件生成的。图片来源:辐射视觉系统
符合行业标准,应用程序(如人脸识别、眼睛跟踪和汽车激光雷达是利用在人类和要求严格的测试。辐射的测量解决方案描述近红外光谱的输出来源,为制造商提供的数据可以帮助在测试这些标准。
为了确保性能和精度,利用近红外激光发射器的新一代的设备三维传感需求产品质量检测的新方法。辐射近红外光谱强度镜头解决方案提供的利益大小、速度和软件三维传感系统的精确测量。
引用
- ”VCSEL的历史”,光子学媒体,2020年5月18日。
- ”本月在物理学的历史:1958年12月:激光的发明”,美国物理学会(APS)消息,12卷,11路,2003年12月。
- 埃米利奥,M。”,垂直腔面发射激光器达到深度检测的目标EETimes欧洲,2020年1月1日。
- 艾哈迈德,F。”,低功率VCSELs找到各种各样的用途2018年12月、光电光谱。
- ”VCSEL市场类型(单模、多模),材料…。和地理位置,预测到2025年”,市场和市场报告,2020年4月。
- Wadhwani, P。Yadav, S。”,VCSEL市场规模到2027年价值超过50亿美元“全球市场的见解,2021年2月1日。
- 埃米利奥,M。”,垂直腔面发射激光器达到深度检测的目标EETimes欧洲,2020年1月1日。
确认
从材料最初由安妮康宁辐射视觉亚博网站下载系统。
这些信息已经采购,审核并改编自辐射视觉系统提供的材料。亚博网站下载
在这个来源的更多信息,请访问辐射视觉系统。