人类对光的研究起源于古希腊，哲学家们开始思考视觉是如何工作的。
柏拉图和毕达哥拉斯等思想家认为，我们的眼睛会发出微弱的光线进行探测。这些光线将收集我们周围物体的信息，并以某种方式将这些信息带回给我们。
本期小明就带你们踏上一场奇幻的旅程，去追光！去探索那隐藏在光电传感器背后的神秘光源世界。想象一下，我们像是勇敢的追光者，手持探险灯，一步步揭开那些让传感器“眼睛”闪闪发光的秘密。
准备好了吗？那就让我们一起，走进这场光与电的奇妙探险吧！
本期小明就带大家一起深究到底~
本文将探讨回归反射型光电传感器的工作原理，并详细分析为什么普通的镜子不能作为反光板使用，将讨论角度限制、接收难度、设计要求以及选择技巧等方面的问题。
光源：照亮万物的魔法棒
首先，咱们得从光源说起。光源就像是自然界的魔法棒，它能让黑暗的世界变得五彩斑斓。简单来说，光源就是能够发出光线的物体或装置。所有的电磁辐射的频谱被称为电磁频谱。可见光是波长大约在380-700纳米之间的电磁波。
在我们的日常生活中，太阳、电灯、手机屏幕……这些都是光源的化身。而在传感器的世界里，光源更是扮演着至关重要的角色，几乎所有的传感器都是光电+的成果，它们就像是传感器的“眼睛”，帮助传感器捕捉着世界的光影变化。
接下来，我将详细介绍传感器常用的四类光源：LED可见光、LED红外灯珠、LD半导体激光器、VCSEL垂直腔面发射激光器
一、LED可见光
照亮生活的多彩精灵
接下来，咱们要聊聊LED可见光。这家伙，简直就是我们日常生活中的“小太阳”，无处不在，又无所不能。
LED可见光，顾名思义，就是能发出可见光的LED灯。它的全名是发光二极管（Light-Emitting Diode），是一种能把电能转化为光能的半导体器件。和传统的白炽灯、荧光灯相比，LED灯简直就是节能环保的代名词。它体积小、寿命长、发光效率高，而且颜色丰富多样，从温暖的黄色到清冷的蓝色，应有尽有。
在光电传感器中，LED可见光也是一位重要的角色。它不仅可以用来照明，还可以用来传输信息。比如，在可见光通信系统中，LED灯就能像魔法师一样，把电信号变成光信号，再通过空气传播出去，接收端再把它变回电信号，实现信息的无线传输。这种技术不仅绿色环保，还能有效避免电磁波的干扰，非常适合在室内、医院等需要低电磁辐射的环境中应用。
明治的红蓝光传感器
二、LED红外灯珠
夜视仪背后的隐形侠
再来说说LED红外灯珠吧。这家伙，简直就是夜视仪下的隐形侠，虽然你看不见它发出的光，但它却能在黑暗中默默守护着你的安全。
LED红外灯珠是一种特殊的LED灯珠，它发出的光线主要是红外光，人眼是看不见的。但是，对于一些特殊的传感器来说，红外光就像是它们的“第二双眼睛”，能够帮助它们在黑暗中捕捉到更多的信息。
想象一下，在漆黑的夜晚，当你打开手电筒时，只能照亮眼前的一小块区域。但是，如果手电筒里装的是LED红外灯珠，那么即使你看不见光，红外传感器也能通过捕捉红外光来感知周围的环境，就像是拥有了超能力一样。
红外技术原理的传感器利用红外线为介质，通过测量红外信号的发射与接收时间差来计算物体的距离。这种传感器具有测量范围广、响应时间短、精度高等优点，尤其适合在恶劣的工业环境中使用。
三、LD半导体激光器
激光界的“小钢炮”
接下来，咱们要认识的第一个主角就是LD半导体激光器，也就是大家常说的激光二极管（Laser Diode）。这家伙，简直就是激光界的“小钢炮”，别看它体积小，能量可是杠杠的
想象一下，LD半导体激光器就像是一个超级能量包，里面装满了蓄势待发的光子。这些光子可不是省油的灯，它们一个个都像是训练有素的特种兵，方向明确、能量集中，一旦发射出去，就能轻松穿透各种障碍，完成各种高难度的任务。
LD半导体激光器的工作原理其实挺有趣的。它利用半导体材料中的电子跃迁来产生激光。简单来说，就是给半导体材料加点电，让里面的电子兴奋起来，从低能级跳到高能级，然后再从高能级跳回低能级时，就释放出能量，这些能量就转化成了激光。
在光电传感器中，LD半导体激光器可是个香饽饽。它的激光束方向性好、单色性好、相干性好，简直是天生的测量和定位神器。无论是激光测距、激光打印，还是激光医疗、激光通信，都能看到它的身影。
明治的激光传感器
四、VCSEL垂直腔面发射激光器
最后，咱们要介绍的是VCSEL垂直腔面发射激光器。CSEL（vertical- cavity surfac- emitting laser）中文翻译为 垂直腔面发射激光器，是近年来发展如火如荼的新一代半导体激光器。这家伙，就像是激光界的“小巨人”，虽然身材小巧，但能量惊人。
VCSEL是一种节省空间的激光源。一个VCSEL的单个发射器可以小到几微米宽，几十微米高，导致实际的晶粒尺寸（包括垫子、遮挡区域等）在所有尺寸上都小于100微米。
为了获得更多的输出功率，在裸片上增加发射器是很简单的，只要按一定的间距或节距将它们并排布置即可。具有数百个发射器和多瓦输出功率的实用VCSEL裸片小于1平方毫米。虽说通常需要额外的封装，然而，完整的照明解决方案可以在几平方毫米内实现。
VCSEL激光器是一种特殊的半导体激光器，它的激光是垂直于顶面射出的。这种设计不仅使得VCSEL激光器具有较小的远场发散角，光束更加集中和稳定，还使得它的阈值电流更低，调制频率更高。简单来说，就是VCSEL激光器能够用更小的电流产生更稳定、更高速的激光束。
在光电传感器中，VCSEL激光器可是个多面手，它具有RGB色彩饱和高、像素点尺寸小等特点，可以生产高色彩饱和高分辨率的集成激光显示，且兼备必要的3D扫描技术。它广泛应用于光纤通信、人脸识别、3D传感等领域。比如，在人脸识别技术中，VCSEL激光器能够发射出高密度的激光点阵，帮助摄像头快速捕捉人脸的三维信息，实现更加精准的人脸识别。
此外，VCSEL激光器还是3D传感技术的核心元件之一，特别是在智能手机、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）设备中发挥着重要作用。它能让设备“看”到更立体的世界，实现更精准的手势识别、空间定位和环境感知。
想象一下，当你戴上装备了VCSEL激光器的VR眼镜，整个世界仿佛就在你眼前重生。你不仅能看到逼真的虚拟场景，还能通过手势与虚拟物体互动，体验前所未有的沉浸感。这一切的背后，都是VCSEL激光器默默工作，将光信号转化为电信号，再转化为设备能够理解的指令。
此外，随着智能驾驶被人们所关注，LiDAR（激光雷达）的研发也成为科研界和产业界的一大热点，车规级高功率脉冲VCSEL阵列芯片作为LiDAR（激光雷达）的核心器件，具有非常广阔的市场前景
VCSEL激光器之所以能够在这些高科技产品中大放异彩，还得益于它的一些独特优势。首先，它的体积小、重量轻，非常适合集成到各种便携式设备中。其次，它的功耗低、效率高，能够在保证性能的同时，延长设备的续航时间。最重要的是，VCSEL激光器具有出色的可靠性和稳定性，能够在各种复杂环境下稳定工作，确保数据的准确性和实时性。
当然，光电传感器的世界远不止这些。除了我们刚才介绍的LD半导体激光器、LED可见光、LED红外灯珠和VCSEL垂直腔面发射激光器之外，还有许多其他类型的光源和传感器技术正在不断发展和创新。它们各自拥有独特的优势和应用场景，共同构成了光电传感器的庞大家族。
在这个充满奇迹的家族中，每一种光源都像是拥有特殊能力的魔法师，它们用光的力量点亮了世界的每一个角落。而光电传感器则像是拥有敏锐触角的侦探，时刻捕捉着光线的变化，将世界的模样转化为我们可以理解和利用的信息。
在未来的日子里，随着技术的不断发展和创新，光电传感器的世界将会变得更加精彩纷呈。让我们一起期待那些即将到来的奇迹吧！
好了，亲爱的追光者们，今天的旅程就到这里了。希望你们喜欢这次的光电传感器探险之旅，并且从中收获到知识和乐趣。记得关注我们的下一次追光之旅哦！下次见！
参考文献
1. 李惠青,张杰,崔大复等.高功率垂直腔面发射半导体激光器优化设计研究[J].物理学报,2004(09):2986-2990.
2. 郝永芹,冯源,王菲等.808nm大孔径垂直腔面发射激光器研究[J].物理学报,2011,60(06):293-297.
3. G. Shen, P. Lian et al. “Novel edge-emitted LDs, VCSELs and LEDs with multi-active regions.” 2001 6th International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology. Proceedings (Cat. No.01EX443) (2001). 1239-1243 vol.2.
4. 张保平,蔡丽娥,张江勇等.GaN基垂直腔面发射激光器的研制[J].厦门大学学报(自然科学版),2008,No.206(05):617-619.
5. 刘维清,邹文强,黄瑞强等.垂直腔面发射激光器的特性分析[J].江西理工大学学报,2007,No.128(04):68-71.
6. Tian Guo-don. “Application of LD light source.” (2013).
7. 刘颂豪,廖常俊,李春吉等.发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）的应用前景展望[J].华南师范大学学报(自然科学版),1996(01):3-11.
8. 刘东红,刘增水.显示用途的VCSEL激光源研制[J].山西师范大学学报(自然科学版),2015,29(04):37-40.
9. 陈良惠,杨国文,刘育衔.半导体激光器研究进展[J].中国激光,2020,47(05):13-31.
10. Y. Nishida, K. Naito et al. “Optical Sensors Constructed for an LD Pumped Solid-State Laser System.” (1992). 411-419.
11. Ikechukwu P I ,黄仕宏 ,李雨佳 , et al.光纤传感用激光光源技术[J].光电工程,2018,45(09):5-15.
12. 一种LED光线传感器及检测方法[J].传感器世界,2014,20(06):52.
13. P. Dietz and Jennifer Alford. “LEDs as sensors.” SIGGRAPH Studio (2019).
14. 曹生现,杨善让,李永生等.一种具有激光光源的高灵敏光电传感器的设计[J].传感器与微系统,2007,No.180(02):71-72+75.
15. 缪军,陈凡华.SLD1型半导体激光光源[J].光学仪器,1995(Z1):62-66.
16. Shangbin Li, Xianqing Jin et al. “The LD and quantum dot-based white light sources for joint lighting and visible light communications.” International Conference on Wireless Communications and Signal Processing (2019). 1-5.
17. 张令翊,庄杰佳,赵夔等.第四代光源[J].强激光与粒子束,2001(01):51-55.
18. 柳强,巩马理,闫平等.LD泵浦的Yb∶YAG激光器最新进展[J].激光与红外,2002(01):3-6.
19. M. Crowley, V. Kovanis et al. “Breakthroughs in Semiconductor Lasers.” IEEE Photonics Journal (2012). 565-569.
20. 半导体激光泵浦固体激光器的新进展和应用前景 [1994-05-20]
21. Li Xue. “New progress in semiconductor lasers and their applications.” (2001).
22. 张瑞华.半导体激光器的发展趋势及最新研制动态[J].半导体技术,1991(01):8-14.
23. Y. Suematsu. “Advances in Semiconductor Lasers.” (1985). 32-39.
24. Y. Nannichi. “Recent Progress in Semiconductor Lasers.” (1977). 2089.
25. 李学千.半导体激光器的最新进展及其应用[J].长春光学精密机械学院学报,1997(04):56-63.
26. M. Craford. “Visible LEDs: the trend toward high-power emitters and remaining challenges for solid state lighting.” SPIE Optics + Photonics (2002).
27. Muqing Liu, B. Rong et al. “Evaluation of LED application in general lighting.” (2007). 074002-074007.
28. D. Pelka and Kavita Patel. “An overview of LED applications for general illumination.” SPIE Optics + Photonics (2003).
29. E. Altendorf. “Visible LED alternatives for high-radiance applications.” SPIE OPTO (2003).
30. M. Bessho and K. Shimizu. “The Latest Trends in LED Lighting.” (2011). 315-320.
31. James M. Gee, J. Tsao et al. “Prospects for LED lighting.” SPIE Optics + Photonics (2004).
32. Claudio R. B. S. Rodrigues, P. S. Almeida et al. “An experimental comparison between different technologies arising for public lighting: LED luminaires replacing high pressure sodium lamps.” 2011 IEEE International Symposium on Industrial Electronics (2011). 141-146.
33. 姚铖. 微变焦LED红外照明器研究[D].长春理工大学,2014.
34. 刘鑫. 红外激光照明实用化技术研究[D].西安电子科技大学,2015.
35. 林介本,吴荣琴,郭震宁等.新型红外LED器件的光电性能及其应用[J].光源与照明,2021,No.157(08):37-39.
36. N. Ledentsov, O. Makarov et al. “High Speed VCSEL Technology and Applications.” Journal of Lightwave Technology (2022). 1749-1763.
37. A. Larsson, J. Gustavsson et al. “Advances in VCSELs for Communication and Sensing.” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics (2010). 1552-1567.
38. Chih-Hsien Cheng, Wei-Chi Lo et al. “Review of VCSELs for Complex Data-Format Transmission Beyond 100-Gbit/s.” IEEE Photonics Journal (2021). 1-13.
39. 邢茹萍,马淑芳,单恒升等.高速850/980 nm垂直腔面发射激光器的研究进展[J].中国材料进展,2021,40(04):290-296.
40. 徐汉阳,田思聪,韩赛一等.53 Gbit/s高速单模940 nm垂直腔面发射激光器[J].发光学报,2022,43(07):1114-1120.
41. A. Larsson, P. Westbergh et al. “High-speed VCSELs for short reach communication.” (2011). 014017.
42. 田国栋.LED光源的应用探索[J].电子设计工程,2013,21(18):22-24.
43. A. N. Osagie-Bolaji and O. Asikhia. “Comparative Assessments of CFLs, Incandescent and LEDs Bulbs for Energy Efficient Lighting System in Building.” (2020). 24-29.
44. M. Reyes, S. Gallagher et al. “Evaluation of Visual Performance When Using Incandescent, Fluorescent, and LED Machine Lights in Mesopic Conditions.” Annual Meeting of the IEEE Industry Applications Society (2009). 1-7.