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        濱松成功開發出可切換光束圖像的iPMSEL陣列元件
        發布時間:2021-10-26

        作為世界上最小的輸出二維光束圖像的半導體激光器,濱松公司確立突破了iPMSEL?(integrable Phase Modulating Surface Emitting Lasers)元件的高密度集成技術,成功開發出在2mm見方芯片上的四行四列iPMSEL陣列元件。由于它可以對芯片上每個單元進行單獨控制,切換其所輸出的光束圖像,期待它作為光源應用于需要高精度的工業領域三維測量儀器上。


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        iPMSEL陣列元件


        此外,也將在運動捕捉和臉部識別等應用中的提高精度。再者,由于元件的輕小,也有希望應用到醫療和工業上的小型纖維鏡等設備里。 本項目的研發一部分得到日本科學技術振興機構(JST)創新中心(COI)“有精神成長價值的感性創新中心” (JPMJCE1311)項目的支持。


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        iPMSEL陣列元件的放大圖


        研發產品概要

        本研發產品是可切換輸出10,000多個點、條紋、網格、字符、CG和圖像等不同光束圖像的iPMSEL陣列元件。 濱松公司以光子結晶垂直腔面發射激光器(※1)技術為基礎,利用自主的全息設計技術和精微加工技術,成功開發了世界上最小的輸出二維光束圖像的半導體激光器iPMSEL元件。此前,我們一直在嘗試將iPMSEL的尺寸縮小到100μm見方,在小型化的同時對每個單元進行電控,來實現不同光束圖像的切換輸出。


        此次,我們利用iPMSEL元件的工藝技術,將每邊200μm的單元以300μm間隔縱橫四列排在2mm見方的芯片上,完成高密度和高精度一體成形的同時,成功開發出小型iPMSEL陣列元件。即在與以往相同的面積上將iPMSEL單元的密度提高了10倍以上,同時提高個單元的位置精度,實現了各種高精度光束圖像之間的切換輸出。由于采用本產品可以進行相移法(※2)等高精度測量,可作為光源應用于需要精度的工業三維測量儀器上。此外也能夠提高運動捕捉和臉部識別等應用里的精度。還有,由于高密度技術帶來的小型輕量化,還將應用于醫療內窺鏡和工業小型纖維鏡等領域。


        今后,我們將繼續提高元件的輸出功率來實現其產品化。我們還會持續開拓iPMSEL元件的其他新的應用領域。

        ※1  光子晶體垂直腔面發射激光器:以京都大學野田研究室所開發二維光子晶體(按光波長尺寸排列的微型結構)為共振腔的垂直腔面發射激光器。 ※2  相移法:對于周期性輸出的二維光束圖像,通過解析由物體形狀產生的光束失真,達到對表面三維形狀進行高精度測量的一種方法。


        研發背景

        用相機拍攝光束照射到物體時出現的失真,可計算出物體表面的三維形狀。目前,三維測量的光源主要是由垂直腔面發射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,以下簡稱VCSEL)和對VCSEL發光進行處理的衍射光學元件(Diffractive Optical Element,以下簡稱DOE)所組成的二維光束圖像光源。由于高密度iPMSEL元件僅約為VCSEL和DOE光束圖像光源的十分之一,它有望作為高精度光源應用在三維測量上,因此濱松公司一直致力于iPMSEL元件和其集成技術的研發。


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        由VCSEL和DOE組成的圖案光源(左)和iPMSEL陣列元件(右)


        主要規格

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