近日，VCSEL光芯片和光學集成方案提供商瑞識科技宣布推出背發(fā)光集成微透鏡VCSEL芯片新品。該產品采用了倒裝結構設計并在芯片襯底集成微透鏡，將賦能消費電子、汽車激光雷達、VR/AR等光傳感應用領域。

隨著光傳感應用場景的多樣化和復雜化，對VCSEL光源在光功率、光束形態(tài)、驅動響應以及散熱管理等方面提出了更高的要求。為滿足日益增長的需求，瑞識科技推出新款背發(fā)光（Bottom-Emitting）微透鏡集成VCSEL芯片。該款芯片提供了比頂部發(fā)光VCSEL更加優(yōu)越的光學集成特性，具有高性能、低成本、易于量產集成等優(yōu)勢。

性能提升

該款背發(fā)光VCSEL芯片可采用倒裝（Flip-Chip）方式進行封裝，有效的降低了由打線造成的寄生電感，可適配于更窄脈寬的脈沖型電流驅動，達到更高的峰值光功率。同時，由于芯片有源區(qū)更加靠近封裝基板，使其具備更高的散熱效率，而高效的散熱管理意味著芯片具有更高的光效。而芯片襯底直接刻蝕微透鏡有效的減小了芯片出光發(fā)散角，更易于光傳感下游產品的光學集成。

▲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。

低成本

背發(fā)光VCSEL芯片的p極和n極位于芯片同一側，可直接貼于設計好正負極的基板（Sub-mount）上，無須像頂部發(fā)光VCSEL芯片那樣進行打線（Wiring Bonding）封裝，降低了封裝難度與成本。而在芯片上集成微透鏡，可根據(jù)應用需求對出光發(fā)散角進行收縮甚至達到準直的程度，對某些光傳感應用可以省去因集成準直透鏡所需的成本。

▲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。

量產集成優(yōu)勢

背發(fā)光VCSEL芯片的微透鏡采用光刻技術在襯底上刻蝕出微透鏡單元，該工藝可作為芯片量產制造過程中的一道步驟，由代工廠在芯片量產制造過程中完成。降低了將芯片和光學集成由多家代工廠完成所帶來的量產良率降低的風險。

瑞識科技副總經理賀永祥博士表示：“瑞識科技的這款新品背發(fā)光VCSEL芯片對脈沖驅動具有更快的上升和下降響應時間，可達到更高的峰值光功率，對于諸如汽車駕駛激光雷達等應用有著深遠的意義。而在背發(fā)光VCSEL上直接集成微透鏡，既提高了光學性能，又顯著降低了光學集成器件的厚度，適用于對于空間要求很苛刻的光傳感終端如手機或VR/AR設備。”

▲瑞識背發(fā)光VCSEL產品LIV曲線與PCE曲線

伴隨著元宇宙時代的來臨，VCSEL芯片作為VR/AR的核心光源器件將為元宇宙帶來無限的想象空間。賀永祥博士表示：“我們的背發(fā)光微透鏡集成VCSEL產品是瑞識的VCSEL芯片設計和光學集成能力的一次完美結合。目前我們的這款芯片已經實現(xiàn)量產并獲得國外客戶訂單，將用于其VR/AR終端設備，助力元宇宙時代的到來?！?/span>