一般人不会告诉你的：激光打标机的6个不得不用的理由

近年来，激光打标技术越来越多地应用于印刷行业。激光打标可用于塑料橡胶、金属、硅片等多种材料。与传统的机械雕刻、化学雕刻、丝网印刷、喷墨打印等相比，激光打标经济、灵活、可由更强大的计算机系统控制。

目前，激光打标在打标行业的市场占有率超过90%。激光打标之所以占有如此大的份额，是因为它具有以下6大重要优势：

1 ｜ 永久

这些痕迹不会因环境因素（触摸、酸和还原性气体、高温、低温等）而消失。

2（防伪）

采用激光打标技术雕刻的商标不易被模仿和修改，具有一定的防伪性。

3 ｜ 非接触式

激光打标采用非机械“光刀”加工，可在任何平面或凹凸不平的表面上进行打标，打标后工件不产生内应力，保证了腔体原有的精度。工作表面无腐蚀、无“工具磨损”、无毒、无污染。

4 ｜ 适用性广

许多金属和非金属材料（铝、铜、铁、木制品等）都可以用激光作为一种加工方法进行处理。

5 ｜ 雕刻精度高

激光打标机雕刻的物体图案精细，最小线宽可达0.04mm。标志清晰、耐用、美观。激光打标可以满足在非常小的塑料零件上打印大量信息的需要。例如，可以打印二维条码，它需要更高的准确性和分辨率，并且在市场上比压印或喷墨代码更具竞争力。

6 ｜ 运营成本低

打标速度快，打标一次成型，功耗低，运行成本低。虽然激光打标机的设备投资比传统的打标设备要大，但使用激光打标机的运营成本要低得多。

汽车行业的激光雷达有望为光感芯片行业的发展带来新的机遇。目前，感光芯片广泛应用于手机、光通信、智能家电（扫描机器人等）等场景。我们相信，随着汽车激光雷达行业的快速发展，作为激光雷达接收器主要部件的光感芯片将开辟新的发展机遇。从技术上看，SPAD/SiPM比APD具有更高的检测灵敏度（倍率），而且SiPM更容易与光栅光源匹配，更容易降低CMOS工艺的成本，因此SPAD/SiPM有望成为激光雷达接收器微电路的未来选择。在衬底材料领域，基于成本优势和技术成熟度的考虑，硅基材料现在和未来都将占据市场主导地位。

光检测器主要实现光信号到电信号的转换，光检测芯片是它的心脏。光电探测器可以检测光信号，完成光信号到电信号的转换。具体地，当光通信系统发送信号时，发送端与激光芯片进行电光转换，发送给接收端。一端通过光纤，接收端通过检测芯片。执行光电转换以将光信号转换为电信号。光电探测器芯片是光电探测器最重要的部分。由于装置的结构不同，得到的检测器具有不同的应用。光电探测器广泛应用于军事和民用领域，我们专注于光通信和激光雷达应用。光电传感器广泛应用于军用和民用领域，可应用于光通信、自动驾驶（激光雷达）、消费电子、医疗器械、物联网、检测检测、安防等领域。在本报告中，我们主要讨论其在光通信和汽车等民用领域的应用。

按设备架构图分类：APD主导当前应用，激光雷达未来向SPAD方向发展。

光学识别电路可分为四类：PIN、APD、SPAD和SiPM。根据器件结构图，光电探测器芯片可分为PD PIN光电二极管、APD雪崩二极管、SPAD单光子雪崩二极管和SiPM硅光电倍增管（或MPPC，根据滨松命名）等。PIN和APD工作在线性模式，且偏置电压低于雪崩电压，因为光电子的线性输入被放大，增益小； SPAD 和 SiPM（源自 SPAD 网络）以 Geiger 模式运行。状态跃迁大于雪崩电压，增益高，单光子吸收可使探测器输出电流饱和。

1）光通信范围：APD比PIN更常见，SPAD无所谓。标准模型是 APD 和 PIN，APD 正变得越来越普遍。 PIN电路只能实现光电转换功能，无倍增功率，输出光通量小，对环境要求高，仅适用于低、中、短灵敏度场景。 APD除了实现光电转换功能外，还具有一定的倍增能力，灵敏度更高，对环境的适应性更好。在大多数情况下，它是一种比 PIN 更安全的解决方案，因为它广泛用于光通信。

2）现场激光雷达：APD是目前成熟的解决方案，SPAD/SiPM是未来的发展趋势。 APD 是目前最流行的，而 SPAD 和 SiPM 是未来的选择。在激光雷达中，APD 也是应用最广泛的传感芯片，其放大 10-100 倍的能力可以实现有效的微光传感。未来激光雷达会比SPAD/SiPM更大（SiPM确实是SPAD的矩阵形式），原因是SPAD/SiPM比APD有两个优势：1）SPAD/SiPM是雪崩二极管，工作在盖革. ，理论放大功率大于100万倍APD，可在低光强条件下进行传感活动； 2) SiPM是一种多SPAD系统，兼容未来的矩阵光源，可以提供更宽的传感区域，也更容易集成到CMOS工艺中。

光电探测器芯片整体定位率低与生产系统的不完善和不稳定有关。由于缺乏完整稳定的生产加工体系，家用光感应芯片厂商的市场份额相对较小。根据中国电子元件工业协会和全球电子工程研究中心发布的《中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022年）》，我国SPAD等光芯片的发展很大程度上依赖于制造工艺、包装和测试。

基于量产成本低、波长稳定等优势，VCSEL有望成为半固态/固态激光雷达发射机的核心部件，VCSEL的功率密度等性能不断提升。展望未来VCSEL芯片产业的发展，我们估计如下： 1）全球LiDAR供应的外部需求预计将快速增长。

汽车激光雷达有望为 VCSEL 行业创造新机遇。与 LED 和 EEL 等其他光源相比，VCSEL 激光器具有许多优势，例如：B. 量产成本低（晶圆级工艺）、持久的 d 波（低温漂移）、易于 2D 集成、低阈值电流、高频率调制、对腔体表面阈值无损伤等。根据 Yole 的《VCSEL 市场与技术》研究。趋势报告》，自 2017 年苹果在 iPhone X 中引入 3D 传感功能以来，VCSEL 在消费电子领域发展迅速，核心应用逐渐从大功率 850nm 设备的数据传输应用转向 940nm 的 3D 设备。近年来，随着“智能”工艺汽车的发展，汽车激光雷达市场快速增长，VCSEL有望宣布另一个主要应用。