无处不在的近距离感应为大众消费者开启了无感体验的新时代;
从手机产品(手机、平板、笔记本电脑)和智能穿戴(智能手表、智能眼镜、手环)的起重中醒来,在TWS耳机的耳边开始工作;智能家居中常见的进入提醒、灯具自动切换、水龙头出水精准感应、智能电视姿态检测;然后车主自动感应开门,电梯智能安全关闭.
方方面面,多重影响,深刻改变着人们的日常生活模式。
近日,瑞识科技发布了超窄VCSEL单孔芯片,其发散角更窄,光输出密度更高,可大幅降低紧凑型光模块内部狭小空间内的信号串扰现象,为开发轻量化、更小尺寸、更精密传感、更智能简化的集成式接近传感产品提供创新的芯片级解决方案。
图1:瑞识超窄光VCSEL(左)与普通VCSEL(右)的对比
据了解,常见的消费级接近传感器方案的核心组件通常包括发射端(VCSEL)和接收端,它们是高度集成的精密光学系统。工作时,激发VCSEL发射和调制红外高频光脉冲。当光脉冲在测距范围内遇到目标时,会将红外光反射到接收端。通过测量发射和接收光脉冲所需的时间,可以快速判断目标的存在,并立即计算其实时距离接近数据。适用于空间定位跟踪、距离测量等高动态三维空间测量场景。
图2:接近感应的工作原理(简化)
同时,我们也注意到,终端客户在考虑近程传感的应用集成时,由于大多数消费类产品内部空间极其狭小,一般会要求模块尺寸尽可能紧凑。
当接近传感器的发射端和接收端距离太近时,发射光和内反射光之间会发生信号串扰,影响整体测量精度。
考虑到目前主流的红外发射激光光源——VCSEL芯片,大部分发散角在20 ~ 25之间。为了避免信号串扰,需要在发射和接收之间保持较长的距离来抑制干扰,或者需要增加额外的挡板来隔离信号串扰。但这些做法相应增加了整体设计尺寸、材料成本和工作量,与消费电子行业“轻、薄、短、小、易”的发展趋势背道而驰。
针对上述痛点,基于半导体光学项目的服务经验和长期商业合作过程中对终端应用的深刻理解,瑞识创新了光学芯片结构设计和关键工艺技术,采用氧化工艺将VCSEL发散角控制在15度以内,保持了较高的光功率。最终,自主研发成功了峰值波长为940纳米的新型超窄光VCSEL芯片。在不同电流驱动下,发射角在10 ~ 15范围内稳定,光斑内能量分布均匀。独特的超窄发散角可以大大降低传感器器件的信号串扰现象,保证发射和反射的光具有清晰无干扰的往返路径,限制串扰对测量的影响,有助于减小接近传感器模块的尺寸,简化器件设计,实现更精确的距离测量,真正从芯片侧打破光学传感技术的限制。
图3:不同光功率下瑞识超窄光VCSEL(下部)和普通VCSEL(上部)发散角(全角度)的测量
图10mA驱动电流下瑞识超窄体VCSEL的光斑性能测量
随着终端市场饱和度的不断提升,同质化竞争将越来越激烈,产品差异化创新的关键突破将更多地聚焦于上游核心部件的性能。
近程传感以其非接触、高灵敏度、高精度等优点,在越来越多的消费类产品中得到了应用。
除了智能手机和TWS耳机
瑞识此次推出的新型超窄光VCSEL,作为为消费级临近传感定制的高效发射光源,可用于开发具有超小尺寸、极简精密组装、高精度、高性能光学性能和更具性价比优势的临近传感模块。目前,该产品已在6英寸GaAs晶圆上量产,并可提供样品。
下一步,瑞识将积极与各行业客户合作,进行高效的送样测试,让更具优势的近程传感技术应用于各类消费产品,助力终端创新。
关于瑞识
瑞识科技是一家总部位于深圳,的高科技公司,由来自美国的海归博士创立
瑞识核心团队多年来深耕半导体光学领域,具有光电芯片及器件自主研发创新的国际领先能力。目前已掌握包括光学芯片设计、光学镜头集成、器件级集成封装、光电子系统集成优化等关键技术,并在各方面进行专利布局,申请国内外技术发明专利数十项。
我们致力于为客户提供业界领先的光学传感光源和解决方案,以实现与光的连接和传感。
9月9日至11日,瑞识将参加在深圳国际会展中心(宝安新馆)举行的2020年第22届CIOE博览会。BoothNo。1号馆1B41,诚邀客户及行业同仁前来合作指导。
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