3D感测几乎已经是当前高阶手机的标准配备，苹果最新推出的iPad也纳入相关技术跟功能，为未来将延伸的AR扩增实境应用铺路。LEDinside预估2020年将有超过10款已上的高阶机种采用3D感测方案，而其中关键零组件VCSEL的需求跟产值也将水涨船高。

图片来源：ams

台湾交通大学光电系的郭浩中教授、卢廷昌教授、王星宗教授以及台大电机系的吴肇欣教授率领旗下研究生，针对VCSEL元件进行解析，探讨砷化镓GaAs与氮化镓GaN两种VCSEL元件的特性以及应用展望。VCSEL包含共振腔以及垂直的两个高反射性布拉格反射镜DBR，透过异质接面结构设计以及不同折射率的两种材料，让VCSEL不需要很高的电流就能达成高发光效率。

台交大的研究指出，在VCSEL的反射镜设计中，接收光的深度要尽量缩小，以减少散射，并避免光学损耗还有热效应。同时，VCSEL的电极也有许多不同的构造设计，其中高速VCSEL多以氧化型制造而成。藉由砷化镓铝层高温湿氧化而形成的氧化层，厚度通常介于20至30nm，可有效降低VCSEL的光损耗并提高转换效率，有利于光通讯传输应用。

相较于透过传统高频电缆进行的传输，光通讯具备质量轻、体积小、低延迟与讯号稳定不易受干扰等优势，能满足现今宽带高速网络的迫切需求。从磊晶与制程技术来看，850 nm VCSEL元件是目前最成熟的产品，主要应用于资料中心内部传输系统。

台交大的学者们则进一步探究要如何透过制程改良，提高光通讯的传输效率。VCSEL的共振腔结构通常需要搭配更多反射镜来强化能量，但内部的反射镜材料间的差异，则会阻碍电流内部传输。解决的方法包括在强化界面处材料处理，或是改变共振腔间的电极。目前台交大光电已经成功制造出40Gbps的高速VCSEL，在室温下效率最高在5.3mA下可达到21.2Ghz。

为了因应无线行动通讯迈入5G时代，必须进一步提升传输效率，因此采用四阶脉冲振幅调变模式( four-level pulse amplitude modulation. PAM-4)编码技术进一步优化传输位元率，同时大幅降低成本。PAM-4具有四个不同的级别，可以对每个符号的两位数据进行编码，使连接的数据速率加倍。2015年有相关报导指出利用PAM-4直接调变VCSEL芯片，使得在2公尺以及50公尺传输距离下其传输位元率分别可达至60Gbps以及50Gbps。若采用4种不同波长元件搭配四通道接口(quad small form-factor pluggable, QSFP)的收发模块，则可望进一步提升传输速度至400 Gbps。（文：LEDinside）

转载请标注来源！更多LED资讯敬请关注官网或搜索微信公众账号（LEDinside）。