到 2028 年全球 VCSEL 市场规模预计将达到 27 亿美元，预测期内市场复合年增长率为 13.1%

 

2023 年 3 月 23 日 GLOBE NEWSWIRE宣布发布报告“全球 VCSEL 市场规模、份额和行业趋势分析报告，按类型、波长、应用、数据速率、材料、行业，按区域展望和预测，2022 年至 2028 年”。VCSEL 用于各种激光产品，例如计光纤通信、激光打印机、Face ID和智能眼镜。

 

由于只有几微米的相对较短的谐振器长度以及用环形电极均匀地泵浦较大的有源区域的困难，对于较大的模式区域，无法避免高阶横向模式的激发。然而，短谐振器还有助于结合波长可调性的单频功能。VCSEL 还可以在高频下进行调制，这使得它们对光纤通信等应用很有价值。

 

除了低功率 VCSEL 出色的光束质量外，与边发射激光二极管相比光束发散度更小，光束分布对称也是重要特征。这使得使用不需要高数值孔径的主透镜可以直接对输出光束进行校正。

 

由于采用 GaAs/AlGaAs 材料系统，VCSEL 最普遍的发射波长在 750–980 nm（通常为 850 nm）范围内。使用稀释的氮化物（GaAs 上的 GaInNAs 量子阱）和基于磷化铟的器件，可以实现更大的波长，例如 1310nm、1550nm（例如，气体传感所必需的）（InAlGaAsP在 InP 上）。

 

COVID-19 影响分析

 

COVID-19 大流行促使企业和机构实施远程工作。因此，医疗保健和教育等不同行业的大多数企业开始以电子方式提供服务。随着企业采用远程工作方式，个人转向在线休闲方式，对云计算服务的需求也在增加。这一变化导致不同来源产生的电子数据数量显着增加，VCSEL 的应用增加，这有助于市场复苏。

 

市场增长因素

 

智能手机中 3D 传感应用的使用率不断上升

 

VCSEL 在智能手机 3D 传感应用中发挥着至关重要的作用。VCSEL 激光组件支持具有泛光照明器、点投影仪和接近传感器的 3D 相机感应。对象扫描和渲染 3D 相机现在是高端智能手机的典型功能。当与适当的软件连接时，相机使用户能够比以往更准确地检测光线水平、运动和纹理。VCSEL 具有多种优势，包括低成本、光学效率、波长稳定性、低功耗和高调制速率。

 

提高数据中心对 VCSEL 的利用率

 

在全球范围内，互联网流量和数字数据生产的增加推动了对数据中心的需求。许多数据中心光链路都基于 VCSEL 和多模光纤。这些链路被用作光收发器，因为它们具有高速数据传输、高可靠性和低能耗，并且因为它们能够应用数据分析来增强决策能力。对于数据中心内通信，基于 VCSEL 的光收发器增强了载波和视觉模式的重叠。

 

市场限制因素

 

与边发射器相比的缺点

 

与边发射器相比，VCSEL 具有缺点。VCSEL 生长的制造公差比边发射激光器严格得多，因为层厚度必须控制在 1% 以内。由于光腔的横向尺寸较大，VCSEL 很容易在许多横向模式下工作，这可能是最显着的缺点。这导致发射光谱具有多种发射波长，由于色散效应，这限制了最重要的可达到距离。

 

类型展望

 

根据类型，VCSEL 市场分为单模和多模。多模细分市场在 2021 年以最大的收入份额主导了 VCSEL 市场。这是因为这些垂直腔面发射激光器可以实现大功率密度和快速上升时间。因此，它们在飞行时间 (TOF)、工业、照明、LiDAR 和其他高功率应用中的用途正在扩大。多模 VCSEL 是用于移动消费应用的红外光源，其紧凑的尺寸使其非常适合用于高度集成的传感器。

 

材料展望

 

根据材料，VCSEL 市场分为砷化镓 (GaAs)、磷化铟 (InP) 等。2021 年，砷化镓 (GaAs) 细分市场在 VCSEL 市场中的收入份额最高。这是因为基于砷化镓的 VCSEL 能够满足多媒体应用中对高分辨率和高速的需求。基于 GaAs 的 VCSEL 制造用于各种消费电子应用的光学高清多媒体接口电缆。此外，GaAs 基 VCSEL 的其他优势，包括低电流阈值、低功耗和小发散角，加速了它们在全球范围内的接受度。

 

波长展望

 

按波长，VCSEL 市场分为红光、近红外 (NIR) 和短波红外 (SWIR)。2021 年，红色部分在 VCSEL 市场中获得了显着的收入份额。这是因为红色 VCSEL 的优势可以实现标准 LED 或半导体激光器无法有效实现的技术进步。随着红色 VCSEL 技术的发展不断降低这些激光源的价格，越来越多的人会发现它们的特性适合各种应用。

 

数据速率展望

 

根据数据速率，VCSEL 市场分为高达 10 Gbps、10.1 至 25 Gbps 和 25 Gbps 以上。高达 10Gbps 的细分市场在 2021 年的 VCSEL 市场中占据了可观的收入份额。这是因为高性能 VCSEL 旨在满足通过多模光纤传输 10Gbps 数据的性能标准。它的各种应用程序包括以太网、光纤通道和 atm 协议。光学组件设计用于连接 50m 或 62.5m 多模光纤，并根据各种发射调节标准实现与更高带宽光纤的兼容性。高达 10Gbps 的这些特性有望推动该细分市场的增长。

 

应用展望

 

根据应用，VCSEL 市场分为传感、数据通信、工业加热和激光打印等。传感领域在 2021 年创造了最大的收入份额，引领了 VCSEL 市场。这是由于对物体检测和人脸识别的需求不断增长，以及物流、家庭和楼宇自动化以及工业 4.0 技术的发展，负责该部门的快速增长速度。在监控、智能手机、汽车、制造和消费电子应用中，基于 VCSEL 的传感器提高了速度和精度。

 

行业展望

 

按行业划分，VCSEL 市场分为消费电子、汽车、数据中心、商业和工业、医疗保健和军事。2021 年，数据中心部分在 2021 年的 VCSEL 市场中获得了可观的收入份额。通过 VCSEL 架构的变化和进步，提高了数据中心 VCSEL 的效率，这也提高了 VCSEL 在大范围内的集成度尖端的商业和工业应用。对于红外照明、激光打印、传感和工业加热等应用，VCSEL 被用于各种行业。

 

区域展望

 

从区域来看，VCSEL 市场在北美、欧洲、亚太地区和 LAMEA 进行了分析。2021 年，亚太地区以最大的收入份额引领 VCSEL 市场。最大的消费电子和汽车市场、数据中心的激增以及工业的显着增长都有助于 VCSEL 在亚太地区的采用迅速扩大。世界电子产品的主要市场是亚洲国家，如中国、韩国和其他占生产投资大部分的国家。此外，智能手机是 VCSEL 的主要应用。

 

VCSEL 市场

 

合作伙伴关系、协作和协议中部署的最新策略：

 

2023 年 1 月：TRUMPF Photonic Components（TRUMPF 的一部分）与丹麦医疗设备公司 RSP Systems 合作。该合作伙伴关系涉及共同开发一种传感器，将 RSP 的非侵入式技术缩小为可穿戴格式。此外，这些公司打算让糖尿病患者的生活变得简单和没有挑战性。

 

2022 年 8 月：Vertilite 与总部位于韩国的 LiDAR Development Company 运营商 SOSLAB 合作。此次合作涉及共同开发具有 180 度广角和远距离测量性能的 ML LiDAR。

 

2022 年 1 月：ams OSRAM 扩展了与美国激光雷达解决方案提供商 Cepton Technologies 的合作伙伴关系。该合作伙伴关系涉及共同致力于提供 LiDAR 解决方案。通过这种伙伴关系，两家公司打算在汽车行业进行创新。

 

2021 年 2 月：AMS 与先进的计算机视觉技术公司 Seeing Machines 建立了合作伙伴关系。此次合作旨在展示与现有照明技术相比，VCSEL 技术为光学驱动器监控系统带来的高价值。通过集成技术，两家公司将产生宝贵的洞察力，并将其共同客户带入要求苛刻的汽车环境解决方案，以提供更安全、更舒适的驾驶体验。

 

2021 年 2 月：AMS 与基于计算机视觉的成像软件开发商 ArcSoft 合作。两家公司共同展示了一个用于 3D 直接飞行时间传感的工作系统，为 Android 移动设备中使用的 3D 传感提供了一个全面的解决方案。两家公司将 ams 的 dToF 系统与 ArcSoft 的 AR 和计算机视觉核心引擎相集成，为消费者提供卓越的成像和 AR 体验。由于更好的低光散景、宽范围、快速和准确的自动对焦以及生动的 3D 场景建模，这进一步为制造商在开发最新和令人兴奋的移动应用程序时增加了可观的价值。

 

2020 年 1 月：Lumentum 与 A​​mbarella 和安森美半导体合作。在此合作下，两家公司推出了一个联合 3D 传感平台，用于制造智能门禁系统和智能视频门铃和门锁等智能视频安全产品。该平台基于 Ambarella 的 CV25 CVflow AI 视觉片上系统 (SoC)、由 Lumentum 的 VCSEL 技术提供支持的结构光以及安森美半导体的 AR0237IR 图像传感器。

 

产品发布和扩展：

 

2023 年 1 月：TRUMPF通快发布了多模 VCSEL。新的 VCSEL 配备了其他功能，包括线性偏振和稳定偏振。新解决方案可用于包括智能手机在内的多个领域。

 

2022 年 5 月：TRUMPF通快推出用于光谱氧传感的 760nm 和 763nm VCSEL。新解决方案可用于汽车、医疗和工业环境。此外，新的 VCSEL 解决方案配备了偏振和主动温度控制。

 

2022 年 4 月：Lumentum 在其 M 系列多结 VCSEL 阵列中推出了 M51-100，旨在用于工业 LiDAR、3D 传感应用和汽车。M51-100 采用 905nm 70w VCSEL 阵列，体积小，非常适合长距离和短距离 LiDAR 应用。此外，新的 VCSEL 阵列符合 AEC-Q102 标准。

 

2022 年 4 月：TRUMPF通快推出 940 nm VCSEL 阵列。该解决方案拓宽了其 3D 传感产品和解决方案的范围。

 

2021 年 10 月：Lumentum 推出了 10 W 泛光照明器模块。新型泛光照明器利用了 Lumentum 在向市场大量供应 VCSEL 方面的专业知识。泛光照明器配备眼睛安全功能、光电二极管和光学漫射器，并提供三种照明变体：72°x58°、110°x85° 和 60°x45°。

 

2021 年 6 月：Broadcom 推出了用于数据中心和云网络的 100 GB、400 GB、200 GB 和 800 GB 光电平台解决方案的扩展产品组合。通过推出业界首款 100Gb PAM-4 VCSEL 和多模套件、经过验证的具有直接驱动技术的 112Gb PAM-4 PHY 和非制冷 100Gb PAM-4 EML 功能，该产品组合为客户提供了全面的解决方案，以解决业界的问题不断增长的网络带宽需求，包括基于 Broadcom 的 12.8-Tbps Tomahawk 3 和 25.6-Tbps Tomahawk 4 交换机平台的需求。

 

2021 年 6 月：II-VI, Incorporated 推出了基于 II-VI 专有平台构建的高效多功能超透镜。该平台允许超紧凑型光学传感器用于包括生命科学、汽车、消费电子和工业市场在内的广泛应用。此外，超透镜可与 VCSEL 一起使用，以实现不同的超紧凑型 3D 传感相机，从而在消费电子和汽车领域得到广泛采用。

 

2021 年 3 月：Lumentum Holdings 推出了最新的高功率、高效率五结和六结垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 阵列。该产品适用于汽车激光雷达、消费电子产品和其他 3D 传感应用。通过 Lumentum 先进的五结和六结 VCSEL 阵列，与现有设备相比，客户可以获得非常高的斜率效率、极低的功耗和破纪录的光峰值功率。

 

2021 年 2 月：II-VI, Incorporated 推出了垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 泛光照明器模块，用于车辆驾驶员和占用监控系统。该模块利用公司内部的 6 英寸 GaAs 技术平台无缝扩展其用于消费电子产品的 VCSEL 阵列的生产，并随着需求的增加增加用于汽车车内传感的泛光照明模块的生产。

 

2021 年 2 月：II-VI, Incorporated 推出其双结垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 阵列。它是其多结 VCSEL 阵列平台中的第一个，适用于下一代面向世界的 3D 传感应用。

 

2021 年 1 月：AMS 推出了一系列红外 VCSEL（垂直腔面发射激光器）泛光照明器。这些照明器使工业制造商能够为自动导引车、协作机器人、机器人和执行 2D 和 3D 光学传感的智能设备开发最新的创新应用。

 

2021 年 1 月：AMS 宣布预发布适用于汽车应用的最新 TARA2000-AUT 系列 VCSEL 泛光照明器，该照明器是业内首款符合 AEC-Q102 汽车质量标准和 ISO 26262 功能安全标准的产品。

 

2021 年 1 月：Broadcom 在 JP Morgan Tech/Auto Forum Conference 上推出了其首款集成了 25.6 Tb/s Tomahawk 4 交换机芯片和集成光互连的联合封装交换机。这些共同封装的光学器件将光接口从可插拔模块更改为开关机箱，这意味着光接口不能轻易更改，它突然缩短了开关硅和光子电路之间的物理距离。这降低了驱动收发器所需的功率。

 

2020 年 1 月：II-VI, Incorporated 在其垂直集成的 150 毫米砷化镓 (GaAs) 技术平台上推出了高速垂直腔面发射激光器 (VCSEL)。通过此次发布，该公司旨在满足消费电子产品中对光学高清多媒体接口（光学 HDMI）电缆日益增长的需求。

 

收购与兼并：

 

2021 年 7 月：MKS Instruments 收购了总部位于加拿大的半导体行业公司 Photon Control。Photon Control 的加入扩展了 MKS 的产品系列，并进一步加速了其通过将光学传感器集成到产品系列中来改进其 Surround the Chamber 产品系列的战略。

 

2021 年 7 月：MKS Instruments 宣布收购国际特种化学品和设备公司 Atotech。此次收购将整合安美特在电镀和化学方面的专业知识以及 MKS 在激光系统、激光、光学和运动方面的优势，将有助于为材料加工和复杂应用领域的客户提供创新和突破性的解决方案。

 

2020 年 11 月：Lumentum Holdings 接管了 TriLumina 的某些技术资产。此次收购包括 TriLumina 专利和其他知识产权。

 

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