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索尼|索尼：基于氮化鎵的藍(lán)綠光VCSEL，有望加速AR眼鏡普及

索尼VRar眼鏡光纖

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一提起VCSEL光學(xué)技術(shù) ， 你可能最先想到iPhone等蘋(píng)果設(shè)備的Face ID人臉解鎖技術(shù) ， 這項(xiàng)功能通過(guò)VCSEL芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)3D人臉識(shí)別 。 實(shí)際上 ， VCSEL是一種紅外線激光技術(shù) ， 它早在上世紀(jì)80年代就已經(jīng)出現(xiàn) ， 1996年已商業(yè)化 ， 而直到蘋(píng)果將其應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備中（iPhone的激光雷達(dá)模組就包含VCSEL芯片） ， 這項(xiàng)技術(shù)才再次在主流市場(chǎng)得到廣泛使用 。



據(jù)了解 ， VCSEL全稱為“vertical-cavity surface-emitting laser” ， 中文翻譯為垂直腔面發(fā)射激光器 ， 除了移動(dòng)設(shè)備外 ， 還可以應(yīng)用于機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、AR/VR（3D手勢(shì)識(shí)別）等設(shè)備 。
目前 ， 市面上商業(yè)化的VCSEL產(chǎn)品僅限于紅外激光和紅光激光方案 ， 如果可以擴(kuò)大VCSEL的光譜范圍 ， 實(shí)現(xiàn)藍(lán)光、綠光 ， 將有望帶來(lái)更多應(yīng)用場(chǎng)景 ， 比如用于AR/VR、投影系統(tǒng)的RGB顯示和照明模組等 。 因此 ， 索尼近年來(lái)持續(xù)在探索可見(jiàn)光范圍內(nèi)發(fā)射藍(lán)光、綠光的VCSEL技術(shù) ， 并于近期公布了一種采用曲面諧振腔反光鏡的方案 ， 具有藍(lán)綠顯示、光和電效率高等特點(diǎn) 。
將VCSEL技術(shù)用于移動(dòng)顯示屏
索尼表示：從40多年前開(kāi)始 ， 索尼就一直從事半導(dǎo)體激光技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā) ， 最初是將激光應(yīng)用于CD、DVD和藍(lán)光光盤(pán) 。 通常 ， 半導(dǎo)體激光技術(shù)分為邊射型激光（EEL）和垂直腔面發(fā)射激光（VCSEL）兩種 ， 其中EEL發(fā)射的光線與半導(dǎo)體晶圓表面平行 ， 而VCSEL發(fā)射的激光則與晶圓襯底垂直 ， 后者更容易通過(guò)平面工藝來(lái)設(shè)計(jì)大規(guī)模發(fā)光陣列 。



從2000年開(kāi)始 ， 索尼團(tuán)隊(duì)開(kāi)始專注研發(fā)VCSEL技術(shù) ， 與EEL技術(shù)相比 ， VCSEL的優(yōu)勢(shì)在于尺寸更緊湊 ， 功耗更低 ， 更容易實(shí)現(xiàn)二維排列 。 索尼認(rèn)為 ， VCSEL可用于AR眼鏡等可穿戴設(shè)備的顯示系統(tǒng) ， 有助于縮小設(shè)備的體積 ， 降低功耗 。
不過(guò) ， 在可見(jiàn)光范圍內(nèi)發(fā)射藍(lán)光、綠光的VCSEL技術(shù)難以開(kāi)發(fā) ， 目前市面上還沒(méi)有商業(yè)化的藍(lán)、綠VCSEL芯片 。 為了改變這一現(xiàn)狀 ， 索尼希望通過(guò)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)藍(lán)光、綠光VCSEL ， 目的是探索激光的更多應(yīng)用場(chǎng)景 ， 比如緊湊、輕量化的移動(dòng)顯示系統(tǒng)等等 。



此外 ， 利用VCSEL的二維排列優(yōu)勢(shì) ， 可提升光源的輸出功率 ， 將VCSEL應(yīng)用于超大型投影系統(tǒng) ， 或是汽車前照燈（可像顯示器一樣可控制照明模式） 。 索尼認(rèn)為 ， 優(yōu)化的VCSEL技術(shù)將有望帶來(lái)進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用 。
值得注意的是 ， 索尼認(rèn)為VCSEL將有望成為移動(dòng)顯示屏的關(guān)鍵技術(shù) ， 尤其是在PS VR、Google Glass等AR/VR穿戴式設(shè)備的應(yīng)用 ， 正逐漸受到人們關(guān)注 。 目前 ， AR/VR頭顯技術(shù)發(fā)展受到產(chǎn)品體積、顯示技術(shù)等方面限制 ， 常見(jiàn)的AR/VR顯示系統(tǒng)體積大而且耗電 ， 需要使用大容量電池（進(jìn)一步增加AR/VR頭顯體積） 。 因此為了解決這些問(wèn)題 ， 我們需要一種適用于緊湊型、低功率移動(dòng)顯示屏的超小型低功率激光模組 。
索尼表示：我們正在開(kāi)發(fā)的VCSEL技術(shù)可以將設(shè)備體積和功耗降低十倍以上 ， 甚至有望將光源和電池集成在眼鏡形態(tài)的設(shè)備中 。 而且 ， 索尼的VCSEL可發(fā)射RGB可見(jiàn)光線 ， 意味著真正輕量化的AR/VR穿戴設(shè)備將成為現(xiàn)實(shí) ， 而且這種光學(xué)方案還可以應(yīng)用于多樣化的移動(dòng)顯示系統(tǒng) 。

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