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專注光譜傳感和光電應用系統
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1.應用背景
隨著VCSEL芯片技術的成熟，以其作為核心元件的3D Sensing走入應用，在活體檢測、VR（虛擬現實）/AR（增強現實）/MR（混合現實）技術、人臉識別、虹膜識別、汽車自動駕駛、智能設備的3D感測、3D成像、物聯網、數據中心/云計算、手勢偵測以及機器人識別和機器人避險、自動駕駛輔助等應用領域得到發展。
2.原理
在存在的激光束形式中，最具典型意義的就是基模光束。基模在橫截面上的光強分布為一圓斑，中心處的光強最強，邊緣方向光強逐漸減弱，呈高斯型分布。因此將基模激光束稱為“高斯光束”。理想的激光器發射TEM00基模高斯光束。
用四種不同的標準出發定義光斑直徑來完成對光束遠場發散角特性的測量：
① 半高寬(FWHM)：以最高光強點為中心，在強度降低至50%的兩個點間作為光束直徑；
② 1/e：是光斑強度最高值1/e（0.367）處的光束寬度作為光束直徑；
③ 1/e2：是光斑強度最高值1/e2（0.135）處的光束寬度作為光束直徑；
④ 4σ ：采用二階矩法定義，ISO11146標準中推薦用于任意光束，包括高階模光束。
? 光源發散角（全角）：2θ
? 光斑直徑：2R
? 光源距勻化膜位置：L
? tanθ=R/L → θ
3.實驗
3.1實驗目的
測量1310nm波長的發光芯片的發散角。
3.2實驗儀器列表
儀器/設備名稱 | 型號&序列號 | 配置明細 |
遠場測試系統 | LS-VCS-FF | 光譜范圍1000-1700nm |
樣品芯片 | TO56 | 1310nm、3組 |
3.3實驗內容
TO46樣品
遠場設備測量示意圖：
原理示意圖：
3.4實驗結果
第一組樣品：
距離：17.5mm | ||||||
第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 第五次 | 平均值 | |
橫向直徑 | 8.76mm | 8.76mm | 8.91mm | 8.76mm | 8.91mm | 8.82mm |
橫向發散角 | 28.10° | 28.10° | 28.55° | 28.55° | 28.55° | 28.37° |
縱向直徑 | 9.50mm | 9.50mm | 9.50mm | 9.50mm | 9.50mm | 9.50mm |
縱向發散角 | 30.37° | 30.37° | 30.37° | 30.37° | 30.37° | 30.37° |
第一組測試圖片：
第二組樣品：
距離：17.5mm | ||||||
第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 第五次 | 平均值 | |
橫向直徑 | 9.05mm | 9.05mm | 8.91mm | 8.91mm | 8.76mm | 8.94mm |
橫向發散角 | 29.01° | 29.01° | 28.55° | 28.55° | 28.10° | 28.64° |
縱向直徑 | 11.13mm | 11.13mm | 10.98mm | 10.98mm | 10.98mm | 11.04mm |
縱向發散角 | 35.29° | 35.29° | 34.85° | 34.85° | 34.85° | 35.026° |
第二組測試圖片：
第三組樣品：
距離：17.5mm | ||||||
第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 第五次 | 平均值 | |
橫向直徑 | 8.76mm | 8.76mm | 8.61mm | 8.76mm | 8.76mm | 8.73mm |
橫向發散角 | 28.10° | 28.10° | 27.64° | 28.10° | 28.10° | 28.008° |
縱向直徑 | 10.54mm | 10.54mm | 10.69mm | 10.69mm | 10.69mm | 10.63mm |
縱向發散角 | 33.52° | 33.52° | 33.96° | 33.96° | 33.96° | 33.784° |
第三組測試圖片：
4.結論
1、第一顆樣品芯片的橫向發散角為28.37°，縱向發散角為30.37°；第二顆樣品芯片的橫向發散角為28.644°，縱向發散角為35.026°；第三顆樣品芯片的橫向發散角為28.008°，縱向發散角為33.784°。
2、利用LS-VCS-FF遠場測試系統可以很清楚的看到發光芯片的實際光斑信息，包括一定距離下的大小，輪廓和發光的發散角。
