芯耀
与非AI
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工业加工中，热处理是最常见的制造环节之一，但激光加热目前只在少数领域落地。智能制造和高端装备对热处理提出了新要求：低亮度的大面积均匀照射，以及对热量的精准控制。传统EEL高功率激光器应对这些需求时，处理方式相当复杂，而VCSEL阵列在原理上就具备匹配这些要求的能力。
VCSEL最早因快速响应和低功耗特性，在数据通信和传感领域得到广泛应用。当多个VCSEL集成形成大面积阵列后，功率密度可以达到每平方毫米数瓦的水平。这一特性使VCSEL得以进入大功率应用领域，成为加热场景中值得关注的方案，覆盖熔化、焊接、固化、干燥、烧结等工艺。
传统加热方式的局限
工业加热的传统手段包括燃炉、对流恒温烤箱、热风机、微波炉、感应加热和卤素灯等。这些方法各有其适用场景，并在特定领域继续发挥作用。但从共性上看，它们普遍存在体积较大、启动和加热缓慢、热量控制不够精确、效率偏低等问题。
与常规辐射热源相比，边发射激光和泵浦固态激光器的亮度更高。但对于加热应用而言，它们的功率密度可能过高，而照射面积又偏小。通过特殊光学设计进行匀化扩束，虽然可以达成更大面积的均匀照射，但需要复杂的光学透镜组合，系统因此变得笨重、脆弱且昂贵。
VCSEL作为加热源的特性
LED正在取代白炽灯和传统照明电灯，VCSEL在加热领域扮演着类似的角色，驱动力同样来自效率和可靠性的显著提升。从制造和集成封装工艺来看，VCSEL作为加热源与LED作为光源有许多相似之处，都具备成本优势。
VCSEL不需要借助特殊光学设计就能提供均匀的照明，并且可以缩放到任意大小的区域。它无需光纤耦合系统，结构非常紧凑，可以精准控制热量。窄带宽特性允许VCSEL匹配材料处理的特定吸收光谱。VCSEL固有的可靠性，加上与LED兼容的封装方法，为系统提供了高可靠性以及在恶劣环境下工作的能力。
功率扩展与波长选择
VCSEL根据波长、台面和孔径尺寸的不同，每个发光孔的光输出功率在1到20mW之间。通过密集的VCSEL阵列布局，可以实现更高的输出功率。
以2D阵列VCSEL模块为例，模块包含多个独立芯片，功率转换效率超过50%，可提供几十瓦到10kW的连续功率或更大的准连续功率，波长覆盖808nm、850nm和940nm。用户可以根据被加热材料的不同来选择对应波长。
通过集成多个芯片可以形成更大功率的芯片阵列。一个典型的VCSEL模块包含40个1.5×1.5mm²的芯片，芯片焊接在高导热性的陶瓷基板上，再焊接在散热的铜基座上。这个模块尺寸仅25×11mm²，可以提供超过300W的总连续输出功率。
用户可以根据需要进行任意组合。主要应用包括3D打印材料固化、金属锻压、塑料焊接、油墨烘干等。通过二维模式堆叠模块，总输出功率可以成数量级地增加。
应用方向
从实际案例看，VCSEL阵列在塑料焊接和3D打印固化等场景中已有应用。其紧凑的结构、均匀的照射特性和精准的热量控制能力，使其在这些场景中具备替代传统热源的潜力。
深圳市银月光科技：VCSEL光源方案提供商
作为专注于半导体光源封装与应用的技术企业，深圳市银月光科技有限公司致力于为工业加热、激光加工、传感检测等场景提供高可靠性的VCSEL光源方案。公司在VCSEL阵列的波长控制、热管理及批量一致性方面积累了成熟的工艺能力，产品覆盖从可见光到近红外的多个关键波段，能够满足不同材料和应用场景对光源性能的综合要求，为终端设备厂商提供从器件选型到定制化封装的技术支持。
