有助于減輕激光光源電路的設計負擔并提高測距精度

全球知名半導體制造商ROHM（總部位于日本京都市）近日確立了一項VCSEL^*1模塊技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)提高VCSEL的輸出功率，進(jìn)一步提高了空間識別和測距系統（TOF系統^*2）的精度。

以往采用VCSEL的激光光源中，作為光源的VCSEL產(chǎn)品和用來(lái)驅動(dòng)光源的MOSFET產(chǎn)品在電路板上是獨立貼裝的。在這種情況下，產(chǎn)品之間的布線(xiàn)長(cháng)度（寄生電感^*3）無(wú)意中會(huì )影響光源的驅動(dòng)時(shí)間和輸出功率，這就對實(shí)現高精度感應所需的短脈沖大功率光源帶來(lái)了局限性。

ROHM此項新技術(shù)的確立，將新VCSEL元件和MOSFET元件集成于1個(gè)模塊封裝中，通過(guò)盡量縮短元件間的布線(xiàn)長(cháng)度，能更大程度地發(fā)揮出各元件的性能，且不易受陽(yáng)光帶來(lái)的外部干擾影響。同時(shí)實(shí)現了短脈沖（10納秒以?xún)龋寗?dòng)，以及高于以往產(chǎn)品約30%的輸出功率。

實(shí)際上，在由激光光源（VCSEL模塊）、TOF傳感器（圖像傳感器等感光傳感器）、控制IC組成的空間識別和測距系統中，對采用該技術(shù)的VCSEL模塊進(jìn)行評估時(shí)發(fā)現，該模塊對TOF傳感器的反射光量比以往的產(chǎn)品約增加了30%，這將有助于提高TOF系統的精度。

采用該技術(shù)的VCSEL模塊適用于需要高精度感應的移動(dòng)設備的人臉識別系統和工業(yè)設備的AGV（無(wú)人搬運機器人）等領(lǐng)域，預計將于2021年3月之前向市場(chǎng)推出產(chǎn)品。另外，ROHM同時(shí)還在推進(jìn)高輸出功率激光技術(shù)的開(kāi)發(fā)，以滿(mǎn)足車(chē)載用LiDAR^*4等市場(chǎng)需求。

近年來(lái)，在智能手機的人臉識別系統和平板電腦終端的空間識別系統中，已采用VCSEL作為激光光源，這使VCSEL的應用迅速普及。另外，在其他很多領(lǐng)域，包括運用在工業(yè)等領(lǐng)域的AGV和通過(guò)手勢、形狀識別的檢查系統的應用也越來(lái)越普及，預計未來(lái)VCSEL的需求會(huì )進(jìn)一步增長(cháng)。

其中，在需要自動(dòng)化的應用中，要求光源實(shí)現短脈沖驅動(dòng)與更高輸出功率，以實(shí)現更高精度的感應。

ROHM為了提高已經(jīng)量產(chǎn)的VCSEL產(chǎn)品的輸出功率，新確立了新型VCSEL模塊技術(shù)。同時(shí)通過(guò)實(shí)現短脈沖驅動(dòng)和高輸出功率，從而有助于進(jìn)一步提高空間識別和測距系統的精度。

＜ROHM致力于激光光源領(lǐng)域的行動(dòng)＞

一直以來(lái)，ROHM致力于開(kāi)發(fā)并供應包括LED在內的FP型激光二極管和VCSEL產(chǎn)品，而最近此類(lèi)產(chǎn)品開(kāi)始應用在打印機和自動(dòng)清潔機器人等領(lǐng)域。

同時(shí)，運用以往開(kāi)發(fā)各種產(chǎn)品過(guò)程中所積累的光電元器件的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗和訣竅，持續推進(jìn)VCSEL模塊技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，以更大程度地發(fā)揮出VCSEL元件的性能，并進(jìn)一步提高輸出。

ROHM在研發(fā)出來(lái)的光源元件中融入此次的應用技術(shù)，開(kāi)發(fā)出特色鮮明的激光光源產(chǎn)品，為提高空間識別和測距系統的精度做出了貢獻。

＜關(guān)于VCSEL模塊技術(shù)＞

該技術(shù)是通過(guò)模塊化的形式實(shí)現的，即以適當的形式將ROHM開(kāi)發(fā)的模塊用的新VCSEL元件和MOSFET元件一體化封裝來(lái)實(shí)現的。為了更大程度地發(fā)揮出元件的性能，盡可能地降低元件間與電路的布線(xiàn)長(cháng)度成正比的寄生電感，從而使高速驅動(dòng)和更高輸出功率成為可能。由此，即實(shí)現了不易受陽(yáng)光帶來(lái)的外部干擾影響的短脈沖（10納秒以?xún)龋寗?dòng)，又使輸出功率提高了約30%（與以往未模塊化的結構相比）。

此外，由于一體化封裝，本技術(shù)還可以減少安裝面積和電路設計負擔，高速驅動(dòng)和更高輸出使驅動(dòng)效率更高（可以更快、更低電壓地工作），從而有助于應用更加節能。

＜術(shù)語(yǔ)解說(shuō)＞

*1）VCSEL：

Vertical Cavity Surface Emitting LASER（垂直腔面發(fā)射激光器）的縮寫(xiě)。以往多用于通信領(lǐng)域，近年來(lái)也被用于感應系統發(fā)光單元的光源。

*2）TOF系統：

TOF（飛行時(shí)間法；時(shí)差法）是“Time of Flight”的縮寫(xiě)，是一種通過(guò)測量作為光源的光的飛行時(shí)間來(lái)計算距離并感測空間的手法。TOF系統即使用了該手法的空間識別和測距系統。

*3）寄生電感：

取決于電子電路的布線(xiàn)長(cháng)度，工程師無(wú)法避免在電路圖中出現的線(xiàn)圈成分（電感）。會(huì )使交流信號不容易通過(guò)。

*4）LiDAR：

Light Detection and Ranging的縮寫(xiě)，由TOF系統（光源和TOF傳感器或圖片傳感器）等組成，用來(lái)感測周?chē)闆r的一種應用。