在嵌入式系统中，使用VCSEL（垂直腔面发射激光器）传感器通常是为了实现各种功能，比如距离测量、光照强度检测等。VCSEL传感器由于其小型化、低成本以及易于集成等优点，在诸如智能手机摄像头、AR/VR眼镜、自动驾驶汽车等设备中得到了广泛应用。
VCSEL传感器的基本工作原理
VCSEL是一种半导体激光器，其工作原理基于垂直结构的微腔（micro-resonator）设计。与传统激光器相比，VCSEL的激光发射方向垂
直于芯片表面，这使得其体积更小，更适合集成到各种微型设备中。
使用VCSEL传感器的嵌入式系统项目
1. 距离测量
在智能手机摄像头模块中，VCSEL通常用于时间飞行（Time-of-Flight, ToF）技术来实现高精度的距离测量。这种方法通过发射激光脉冲并测量其返回时间来计算距离。
2. 光通信
在高速数据传输系统中，VCSEL可以用作光源，例如在光纤通信中。其高速调制能力使其成为短距离和高速度数据传输的理想选择。
3. 环境光感应
通过测量VCSEL发出的光经过环境后的强度变化，可以间接测量环境的光照强度，这在智能照明系统或需要自动调节亮度的设备中非常有用。
一、手机终端：3D传感与交互革新
1：人脸识别与安全支付
VCSEL作为红外光源投射结构化光斑，结合ToF（飞行时间）技术实现毫米级深度测量。iPhone X首次采用后，安卓阵营快速跟进，支撑屏下指纹解锁及支付级人脸验证。940nm波长不可见光避免视觉干扰，符合人眼安全标准。
2：激光自动对焦与接近传感
后置单点VCSEL模块通过短脉冲激光检测物体距离，提升相机对焦速度与精度；接近传感器则在通话时自动熄屏，降低功耗并优化用户体验。
3：AR应用赋能
手机LiDAR（如iPhone Pro系列）搭载VCSEL阵列，实现环境3D建模，支持AR游戏、家具布局等场景，通过高精度测距增强虚拟物体与现实空间的融合
二、VR/AR设备：沉浸式体验的核心引擎
1：手势识别与空间定位
VCSEL阵列发射编码红外光脉冲，捕捉手部动作反射信号，实现无控制器交互（如VR手套触觉反馈）。ToF技术结合SLAM算法构建实时空间地图，解决虚拟行走的定位偏移问题。技术优势：小发散角（＜25°）确保深度精度，纳秒级响应满足动态追踪需求
。
2：眼动追踪与虹膜识别
低功耗VCSEL照射眼球，通过反射光分析视线方向及瞳孔变化，用于交互控制或疲劳监测；虹膜识别则提升设备安全性。
倒装VCSEL芯片直接集成微透镜，压缩光学模组厚度（＜1mm），适配轻量化AR眼镜。高功率密度特性（＞100W/cm²）支持高清微投影显示。
技术演进趋势
阵列集成化：倒装VCSEL（如柠檬光子方案）实现晶圆级微透镜集成，降低封装成本30%。
多波长扩展：808nm/1064nm芯片拓展至医疗美容、激光雷达领域。
国产替代加速：纵慧芯光、睿熙科技等企业突破25G高速通信VCSEL技术，月产能超千万颗。
VCSEL凭借圆形光斑、低阈值电流、高温稳定性三大特性，持续推动智能终端感知边界扩展。随着AR眼镜、L4级自动驾驶商用落地，其市场渗透率将迎来指数级增长
