指纹识别的算法 对3D和vcesl产业做一个超详细的科普(5)

RealSense 3D主要由一个红外、一个普通、一个红外激光发射器和一块专用芯片（SR300 ASIC）组成：激光发射器发射红外光经由光栅照射至物体表面，来检测采集投射到物体表面上的图样，通过图样的位移变化，就能用算法计算出物体的位置和深度信息。

通过对已经上市的主流3D产品进行拆解分析，3D产业链可以被分为：

1、上游：红外传感器、红外光源、光学组件、光学镜头以及CMOS图像传感器；

2、中游：传感器模组、模组、光源代工、光源检测以及图像算法；

3、下游：终端厂商以及应用。

3D产业链关键部件在于：1、红外线传感器；2、红外线激光光源；3、光学组件。

（二）关键点之一——红外线传感器：距离传感器之高配版暂无国内企业切入的可能

距离传感器之高配版，虽然关键但并否纯弹性器件。红外传感器目前主要分为AMS（奥地利微电子）/Heptagon和意法半导体两大阵营，TI和infineon也在这一领域有所布局。AMS从iPhone 4起为苹果供应环境光传感器，旗下Heptagon一直致力于小型化TOF传感器开发，2016年被AMS收购。意法半导体近年来开发数款集成红外传感器、红外激光发射器的3D模块，其中基于TOF技术的VL6180X方案已经被iPhone 7采用作为距离传感器使用。Infineon则与TOF Fabless厂PMD合作开发出REAL3 3D图象传感器芯片，已经用于tango第二代产品。指纹识别的算法目前国内在传感器领域差距较为明显，短期不会有相关公司能取得突破；从投资的角度，我们不做重点分析。

（三）关键点之二——IR VCSEL：从光通信到消费电子激光器迎来爆发

我们之前提到，激光器的应用将是未来大的方向与趋势；而激光器的种类繁杂、且与之匹配的光处理元器件种类也较多。我们将在市场上率先独家展开解析，力求寻找最可能标的、并为后续研究做好基础。我们大胆预测，未来的激光器消费级应用打开之后，对于激光技术的升级与调整将会加速展开，就如触摸屏推出来之后，GG/GFF/GF/OGS/In Cell/On Cell等等技术纷至沓来一样。这里我们率先起个头..

本节主要针对以下五个问题展开分析：

1）VCSEL是什么？

2）为什么要用VCSEL作为消费电子应用的光源？

3）VCSEL行业有哪些主流玩家？

4）海外映射的角度看，VCSEL如何从光通信领域扩展至消费电子领域？

5）VCSEL未来发展趋势？消费电子的应用将为VCSEL进一步拓展创造条件

1、VCSEL是什么？

VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔表面发射激光器）是一种垂直于衬底面射出激光的半导体激光器。基本结构是一个“三明治”结构，由上下两个DBR反射镜和有源区这三部分组成。上下两个DBR反射镜与有源区构成谐振腔。有源区由几个量子阱组成，作为VCSEL的核心部分，决定着器件的阈值增益、激射波长等重要参数。高反射率的DBR由多层介质薄膜组组成，实现对光的反馈。为得到较小的阈值电流，DBR反射镜的反射率一般在99.5%以上。

VCSEL常用的原材料有砷化镓、磷化铟或氮化镓等发光化合物半导体。发光原理方面，VCSEL与其它半导体激光发光原理一样，首先要实现是能量激发，通过外加能量激发半导体的电子由价带跃迁到导带，当电子由导带返回价带时，将能量以光能的型式释放出来。然后依靠上下两个DBR反射镜和增益物质组成的谐振腔实现共振放大，谐振腔使激发出来的光在上下两个DBR反射镜之间反射，不停地通过发光区吸收光能，使受激光多次能量反馈而形成激光。

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