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索尼|索尼：基于氮化鎵的藍綠光VCSEL，有望加速AR眼鏡普及

索尼VRar眼鏡光纖

索尼|索尼：基于氮化鎵的藍綠光VCSEL，有望加速AR眼鏡普及

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一提起VCSEL光學技術 ， 你可能最先想到iPhone等蘋果設備的Face ID人臉解鎖技術 ， 這項功能通過VCSEL芯片來實現3D人臉識別 。 實際上 ， VCSEL是一種紅外線激光技術 ， 它早在上世紀80年代就已經出現 ， 1996年已商業化 ， 而直到蘋果將其應用于移動設備中（iPhone的激光雷達模組就包含VCSEL芯片） ， 這項技術才再次在主流市場得到廣泛使用 。



據了解 ， VCSEL全稱為“vertical-cavity surface-emitting laser” ， 中文翻譯為垂直腔面發射激光器 ， 除了移動設備外 ， 還可以應用于機器人、無人機、AR/VR（3D手勢識別）等設備 。
目前 ， 市面上商業化的VCSEL產品僅限于紅外激光和紅光激光方案 ， 如果可以擴大VCSEL的光譜范圍 ， 實現藍光、綠光 ， 將有望帶來更多應用場景 ， 比如用于AR/VR、投影系統的RGB顯示和照明模組等 。 因此 ， 索尼近年來持續在探索可見光范圍內發射藍光、綠光的VCSEL技術 ， 并于近期公布了一種采用曲面諧振腔反光鏡的方案 ， 具有藍綠顯示、光和電效率高等特點 。
將VCSEL技術用于移動顯示屏
索尼表示：從40多年前開始 ， 索尼就一直從事半導體激光技術的研究與開發 ， 最初是將激光應用于CD、DVD和藍光光盤 。 通常 ， 半導體激光技術分為邊射型激光（EEL）和垂直腔面發射激光（VCSEL）兩種 ， 其中EEL發射的光線與半導體晶圓表面平行 ， 而VCSEL發射的激光則與晶圓襯底垂直 ， 后者更容易通過平面工藝來設計大規模發光陣列 。



從2000年開始 ， 索尼團隊開始專注研發VCSEL技術 ， 與EEL技術相比 ， VCSEL的優勢在于尺寸更緊湊 ， 功耗更低 ， 更容易實現二維排列 。 索尼認為 ， VCSEL可用于AR眼鏡等可穿戴設備的顯示系統 ， 有助于縮小設備的體積 ， 降低功耗 。
不過 ， 在可見光范圍內發射藍光、綠光的VCSEL技術難以開發 ， 目前市面上還沒有商業化的藍、綠VCSEL芯片 。 為了改變這一現狀 ， 索尼希望通過獨特的結構設計來實現藍光、綠光VCSEL ， 目的是探索激光的更多應用場景 ， 比如緊湊、輕量化的移動顯示系統等等 。



此外 ， 利用VCSEL的二維排列優勢 ， 可提升光源的輸出功率 ， 將VCSEL應用于超大型投影系統 ， 或是汽車前照燈（可像顯示器一樣可控制照明模式） 。 索尼認為 ， 優化的VCSEL技術將有望帶來進一步的技術創新和應用 。
值得注意的是 ， 索尼認為VCSEL將有望成為移動顯示屏的關鍵技術 ， 尤其是在PS VR、Google Glass等AR/VR穿戴式設備的應用 ， 正逐漸受到人們關注 。 目前 ， AR/VR頭顯技術發展受到產品體積、顯示技術等方面限制 ， 常見的AR/VR顯示系統體積大而且耗電 ， 需要使用大容量電池（進一步增加AR/VR頭顯體積） 。 因此為了解決這些問題 ， 我們需要一種適用于緊湊型、低功率移動顯示屏的超小型低功率激光模組 。
索尼表示：我們正在開發的VCSEL技術可以將設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的設備中 。 而且 ， 索尼的VCSEL可發射RGB可見光線 ， 意味著真正輕量化的AR/VR穿戴設備將成為現實 ， 而且這種光學方案還可以應用于多樣化的移動顯示系統 。

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