VCSEL激光器市场爆发：国内能否分一杯羹？

　　在消费电子产品领域，苹果公司绝对称得上“风向标”。iPhone 8虽然还未上市，但是其各项配置已经引发行业各种猜想。其中，值得关注的一点是，iPhone 8将上线时下正热的AR功能。其解决方案是，通过后置的3D激光系统传感器，以提升对增强现实App更好的深度检测，以及实现精准的自动对焦。

　　为此，苹果公司特意研发一款激光系统并将其整合至iPhone 8手机中，通过计算激光测距来实现更快的摄像头对焦。此外，其还能实现精准的深度映射，从而有助于在AR上应用。

　　关于激光系统的供应商，之前传闻Lumentum和Finisar公司将为苹果公司提供激光系统组件，而II-VI公司将提供相应传感器。

　　随着发布时间的临近，iPhone 8的相关传闻也开始逐渐证实。

　　近日，美国Lumentum公司公布了其第四季度及全年财务业绩。据OFweek激光网编辑了解发现，其3D感知产品销量开始大幅增长，以满足强劲的客户需求。依据之前的传闻和iPhone 8预计上市时间不难发现，Lumentum公司所讲的客户强劲需求，恐怕就是苹果公司了。

　　由于可以预测，随着iPhone 8手机的上市，也将迎来新一轮高增长期。如果后续国产品牌跟进AR功能，相信VCSEL需求将会更上一个台阶。

　那么什么是VCSEL?

　　垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，简称VCSEL，又译垂直共振腔面射型激光)是一种半导体激光器，其激光垂直于顶面射出，与一般用切开的独立芯片制成，激光由边缘射出的边射型激光有所不同。

　　垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种垂直表面出光的新型激光器。与传统边发射激光器不同的结构带来了许多优势：小的发散角和圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率大大提高，而不需要复杂昂贵的光束整形系统，现已证实与多模光纤的耦合效率竟能大于90%;光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高;腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善;可以在片测试，极大地降低了开发成本;出光方向垂直衬底，可以很容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输出，并且因为在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器，所以非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域，它以空前的速度成功地应用于单通道和并行光互联，以它很高的性能价格比，在宽带以太网、高速数据通信网中得到了大量的应用;最吸引人的是它的制造工艺与发光二极管(LED)兼容，大规模制造的成本很低。

　　VCSEL激光器市场有多大?

　　鉴于VCSEL在光数据通信和传感等传统领域，以及红外照明、泵浦和工业加热等新兴领域的广泛应用前景，VCSEL市场将会步入一个高速发展时期。

　　据Marketsand Markets公司预测数据显示，预计2020年将达到21.053亿美元。随着数据分析和云端办公室方案所需数据中心的建设，数据通信对VCSEL的需求将会迅猛增长，同时，泵浦和激光加热领域对大功率VCSEL的需求也在增加。

　　VCSEL激光器相关进展：

　　2013年，德国VCSEL制造商VI系统公司和美国伊利诺伊大学电气和计算机工程系联合在Photonics West大会上展示基于VI系统专利晶圆技术制造的新的单模光子晶体VCSEL激光器。光子晶体VCSEL可以支持低至5.4kA/平方厘米的工作电流，3dB带宽可以达到18GHz，可以支持25Gbps速率下OM4多模光纤1公里传输，接收功率可以低至70微瓦。

　　2014年，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所大功率激光研究组开发出了利用4个高功率垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)单管串接形成的百瓦级980nm波段高功率准列阵模块。

　　2015年，德国Vertilas公司推出气体传感器用VCSEL产品，具有多种波长，满足大多数常用有害气体的探测要求。VCSEL激光器用于气体探测具有很高的电流依赖性，通常有4nm可调谐波长范围，因此特别适合用于TDLAS的测量方式。

　　2016年，加州大学洛杉矶分校(UCLA)电子工程系副教授本杰明·威廉姆斯带领的团队(包括诺斯罗普·格鲁曼公司航空航天系统的工程师)，借助于UCLA的纳米电子研究设施，成功研发了第一个太赫兹垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。

国内VCSEL激光器现状：

　　在光通讯领域，VCSEL激光器应用已经成为趋势，但是目前有能力推出商业化产品方面的也就是光迅科技。5G以及物联网快速发展，带来流量数据爆炸式增长，对于高速低功耗器件需求越来越高。VCSEL激光器前景非常广阔，而国内在芯片生产方面还没有摆脱技术限制，仍然受制于人。

　　而在消费电子领域，目前国内还没有一家具有量产的能力。近日，由陈晓迟带领的团队，以硅谷为研发中心，以国内为生产基地，预计将于明年第二季度实现垂直腔面发射激光器大批量生产。

　　在科研方面，据了解吉林大学、长春理工大学、北京邮电大学、厦门大学、中科院半导体所、华中科技大学等都对VCSEL激光器进行了不同层面的研究。但是，其行业技术门槛很高，受制于关键技术壁垒，国内仍未实现量产。

　　除此之外，自动驾驶在全球范围内迅速火热，国内外主流汽车厂商基本都在尝试自动驾驶方案。其中，如何降低激光雷达成本成为该技术落地的关键。而VCSEL激光器作为激光雷达光源提供了一种新方案。

　　小结：

　　5G、物联网、红膜识别、自动驾驶、AR技术......一波波新技术不断涌现，市场前景无限美好，而这背后都与VCSEL激光器相关。那么国内企业能否分一杯羹?