縱觀光傳感應用市場，應用場景正在朝復雜化和多樣化的方向發(fā)展，各種應用對VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）光源的光束形態(tài)、光功率、散熱管理和驅動相應時間等方面的性能提出了更高的要求。
VCSEL示意圖
為了滿足越來越復雜化和多樣化的需求，最近，瑞識科技（RAYSEES）開發(fā)出了一款背發(fā)光（Bottom-Emitting）微透鏡集成VCSEL芯片。通過背發(fā)光的方式，這款VCSEL比頂部發(fā)光的方式具有更加優(yōu)秀的光學集成特性，成本更低、性能更好，且量產集成更加快捷。這款VCSEL還在芯片襯底處集成了微透鏡，并采用了倒裝結構設計，應用場景包括車載激光雷達、虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）和消費電子等領域。
瑞識科技成立于2018年5月，是一家擁有國際領先的光學集成封裝、光電系統(tǒng)整合優(yōu)化、光芯片設計和算法研發(fā)等核心技術的高科技企業(yè)，致力于為激光雷達、智能駕駛、醫(yī)療健康、智能硬件、人臉識別等領域提供光學和光芯片解決方案。
以往的頂部發(fā)光VCSEL芯片需要進行打線（Wiring Bonding）封裝，瑞識科技的這款背發(fā)光VCSEL芯片，其P極和N級在芯片的同一側，可以直接貼在基板（Sub-mount）的正負極上，這樣就降低了封裝的難度和成本。這款VCSEL芯片襯底上集成的微透鏡，可以根據具體的應用需求，對發(fā)散角進行調節(jié)，甚至可以達到準直的水平，這樣就為一些需要集成準直透鏡的光傳感應用省去了一筆成本費用。
這款VCSEL芯片集成的微透鏡，是通過光刻技術，在襯底上刻蝕出的微透鏡單元。也就是說，微透鏡可以由代工廠在芯片量產過程中，當作一道工藝步驟統(tǒng)一完成。這樣就可以將芯片制造和光學集成交由同一家代工廠完成，減少了中間環(huán)節(jié)，就可以提高量產的良品率。
瑞識科技背發(fā)光VCSEL芯片產品實拍。左：p極與n極同位于芯片頂部；右：芯片底部刻蝕微透鏡。
在上升沿和下降沿方面，瑞識科技的這款VCSEL芯片具有更快的相應時間，同時，峰值光功率也更高，這對車載激光雷達等應用來說，是相當重要的參數指標。在VCSEL芯片上直接集成微透鏡還有兩個好處，一是可以大幅降低光學集成器件的厚度，二是可以提高光學性能。對于一些在空間要求上非?？量痰膽茫热缰悄苁謾C和VR/AR設備來說，將具有更好的適用性。
相比于p極和n極分別位于芯片兩端的頂發(fā)光VCSEL（右），采用背發(fā)光襯底集成微透鏡的VCSEL芯片（左）有源區(qū)更加靠近基板，更利于芯片散熱
另外，這款背發(fā)光VCSEL芯片的封裝形式還可以采用倒裝（Flip-Chip），可以顯著降低采用打線封裝帶來的寄生電感，對于窄脈寬型電流驅動具有更好的適配性，峰值光功率更高。瑞識科技的背發(fā)光VCSEL芯片有源區(qū)離封裝基板更近，因而具有更好的散熱效率，從而可以達到更高的光效。
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