激光二极管的光明前景

Rebecca Pool 报告说，过去几十年中，激光二极管市场从数百万美元增长到数十亿美元，但 Yole Développement 认为还有更大的增长潜力。

Yole Développement 在其最近的网络广播中预测，到 2026 年，激光二极管市场将增长一倍以上，超过 90 亿美元，“从传统技术到创新，激光二极管市场正在爆炸式增长”。作为令人印象深刻的增长的一部分，这家法国分析公司的照明技术和市场分析师 Martin Vallo 强调了光通信和 3D 传感应用将如何在未来多年主导市场增长。

自20世纪9年代的数据通信和电信业繁荣以来，越来越多的器件已用于材料加工应用。在过去十年中，激光二极管的收入主要由传感应用驱动。然而，由于光通信和 3D 传感市场的蓬勃发展，以及医疗激光系统的近期增长，预计2020年至2026年，激光二极管市场的总体规模将从41亿美元增长至92亿美元，复合年增长率为14.4%。

激光二极管基于两种半导体技术之一，即边缘发射激光器或 VCSEL，每种技术的市场都很活跃。根据 Vallo 的说法，从 2020 年到 2026 年，边缘发射激光器的收入将从 29 亿美元增加到 66 亿美元，2020 年到 2026 年的复合年增长率为 15%。与此同时，VCSEL 的收入将从 12 亿美元增加到 26 亿美元，复合年增长率为 14%。

技术选择

在器件技术的选择方面，VCSEL 往往比边缘发射激光器便宜，但并不适合所有应用。例如，边缘发射激光器将用于高功率应用，其中高密度 VCSEL 阵列不能用于相同的功率输出。

每种类型的器件都将在 GaAs 或 InP 晶片上制造。用于数据通信应用的近红外 850 nm VCSEL 和用于 3D 传感的 940 nm VCSEL 都是在 6 英寸 GaAs 晶片上制造的。同时，1500 nm 短波 IR VCSEL 通常基于 2 至 3 英寸 InP 晶圆。同样，边缘发射激光器将在 GaAs 晶片上制造，用于较低波长的应用，但在 1300nm 和更高波长时，将基于 InP。

毫无疑问，光通信仍在推动边缘发射激光器市场的收入增长，预计从 2020 年到 2026 年，仅这一市场部门的收入将从 17 亿美元增加到 47 亿美元，复合年增长率为 18%。在此过程中，传感和医疗应用也将为显著的市场增长做出贡献。

同时，对于 VCSEL，手机和其他消费设备中的 3D 传感将主导增长，该市场从 2020 年到 2026 年从 7.97 亿美元增长到 19 亿美元，复合年增长率为 16.9%。然而，VCSEL 也在向汽车 3D 传感器应用进军，如激光雷达和车内监控系统，这个小市场将以 121.9% 的复合年增长率从 2020 年的 110 万美元增长到 2026 年的 5700 万美元。在此过程中，电信和基础设施市场对 VCSEL 仍然很重要，Yole预计复合年增长率将从4.3亿美元增长至5.66亿美元，增幅为5.6%。

增长动力

但究竟是什么原因导致了激光二极管的美好未来？正如 Vallo 指出的那样，光通信的增长是由以数据为中心的应用程序推动的，例如来自 Apple 和 Facebook 等公司的云服务、来自 Netflix、Disney+ 等公司的更高清 4k 和 8k 视频流，以及不断增长的工业自动化流量.

随着云运营商竞相连接越来越多的数据中心以跟上全球 IP 流量的大幅增长，从 400 G 及更高速度向更高速光通信的迁移仍在继续。这意味着边缘发射激光器和 VCSEL 的制造量现在都在稳步上升，这对主导激光二极管市场的美国 II-VI 和 Lumentum 来说是个好消息。

iphone13：Apple 智能手机中的 TrueDepth 摄像头系统使用 VCSEL 进行 3D 感应面容 ID。 [苹果]

除了光通信，3D 传感为 VCSEL 以及边缘发射激光器提供了巨大的前景。正如 Vallo 所强调的那样：“智能手机和平板电脑在当今的 3D 传感市场中占据主导地位……移动市场是迄今为止 VCSEL 的主要市场。”

“虽然基于 VCSEL 的接近传感器现在被 OEM 广泛使用，但苹果几乎是唯一一家在 2021 年在其智能手机中实施 3D 传感模块的公司，”他补充道。 “预计苹果将继续使用此类模块并推动使用增强现实的新应用程序......如果消费者接受这个用例，我们预计其他玩家将来可能会实施此类模块。”

大量传感器

除了消费和移动应用之外，汽车制造商正在将越来越多的传感器集成到车辆中。Vallo指出宝马如何在其手势识别系统中使用 VCSEL，现在预计未来需要高精度传感的驾驶员监控系统将基于 VCSEL。

不过，分析师还预计汽车激光雷达将成为激光二极管的主要市场，尤其是 VCSEL。边缘发射激光器和 VCSEL 都已集成到用于安全和自动驾驶系统的远程和中程激光雷达模块中。VCSEL也被用于近程激光雷达的自动驾驶。

今年，欧司朗推出了一种用于边缘发射激光器的芯片设计，可在高达 125°C 的工作温度下提高波长稳定性，这通常适用于汽车应用，包括激光雷达技术。 [艾姆斯欧司朗]

Vallo 预测，到 2025 年到 2026 年，随着多结 VCSEL 的使用（在紧凑的占地面积中提供高输出功率）的增加，汽车激光雷达应用将向前迈进一大步。事实上，Lumentum 和 II-VI 最近都发布了多结器件。

正如 Vallo 所强调的那样：“这种类型的 VCSEL 架构将成为汽车行业 [激光雷达] 应用的关键。”

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