TDK推出超小型全彩激光模塊：體積縮小10倍，可用于AR眼鏡和微型投影儀

2021年1月8日消息，AR眼鏡在未來幾年將成為最受歡迎的可穿戴設(shè)備之一，這種以激光二極管為光源的頭戴式顯示器市場十年后預(yù)計將增長近100倍。但是現(xiàn)在使用的彩色激光模組都較笨重，導(dǎo)致AR眼鏡看起來又大又丑。TDK目前正在開發(fā)一個超小型的光源模塊，它可以讓AR眼鏡變得小巧時尚，成為日常生活的一部分。

TDK全彩激光模塊配備了紅、綠、藍(lán)三種激光，但其尺寸還不到一枚硬幣的一般。當(dāng)這三種顏色組合在一起時，可以創(chuàng)造出全光譜的顏色調(diào)色板，包括黃色、紫色、甚至很難產(chǎn)生的白色。為了展示，TDK在QD Laser公司的AR眼鏡RETISSA Display 2上安裝了此模塊。除了AR/VR眼鏡外，該模塊還可用于飛秒投影儀和汽車平視顯示器。

圖1 超小型激光組件的應(yīng)用場景

左：內(nèi)置TDK全彩激光模塊的AR眼鏡RETISSA Display 2

中：飛秒投影儀

右：汽車平視顯示器

TDK全彩激光模塊的原型尺寸緊湊，長6.7mm，寬5.5mm，高2.7mm。目前的設(shè)想是，用包括端子在內(nèi)的長8mm的柔性印刷電路板連接。全彩激光模組很輕，重量僅0.35g，裝有三個激光二極管，紅色激光二極管的波長為636nm，綠色激光二極管的波長為520nm，藍(lán)色激光二極管的波長為455nm，每種顏色的輸出功率均在5mW以下。該模塊還配備一個光點探測器和一個熱敏電阻，用來監(jiān)測裝置的內(nèi)部溫度，防止過熱。

實現(xiàn)這種超小型光源面臨兩個技術(shù)挑戰(zhàn)：利用平面光波電路實現(xiàn)小型化和縮短生產(chǎn)時間。

傳統(tǒng)的RGB激光模塊，每種顏色都由一組反射鏡和透鏡產(chǎn)生，這些反射鏡和透鏡組合成一條光路，導(dǎo)致模塊體積很大。相比之下，TDK全彩激光模塊采用NTT平面光波電路，將每種顏色組合成一條光路。在這種新式裝配結(jié)構(gòu)中，使用了PCL和裸激光芯片，使得對齊位置時用到更少的點。綜合上述因素，此款模塊的尺寸比傳統(tǒng)模塊小了10倍。

圖2 采用新型TDK全彩模塊（右）的PLC比傳統(tǒng)光學(xué)模塊小約10倍，結(jié)構(gòu)更簡單

新組件的結(jié)構(gòu)也要求高精度的對齊，TDK的高速自動化技術(shù)，可在轉(zhuǎn)移激光芯片時，高速且精準(zhǔn)地對齊芯片，并將其粘到PLC上。該過程在5秒內(nèi)自動完成，比傳統(tǒng)模塊的生產(chǎn)效率快了約150倍。

TDK超小型全彩激光模塊將在許多應(yīng)用中發(fā)揮作用，支持TDK自有的高速制造工藝。TDK將于2021年下半年開始提供樣品，2023年開始生產(chǎn)。