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La tecnología de sensores ópticos se beneficia de la tecnología VCSEL

La tecnología VCSEL se utiliza en numerosos sensores ópticos y es adecuada para aplicaciones de iluminación en los sectores de la electrónica de consumo, la industria y la automoción.

Los sensores ópticos con láseres VCSEL permiten la detección avanzada en 3D

Muchas aplicaciones ópticas de los sectores de la electrónica de consumo, la industria y la automoción se basan en una sofisticada tecnología de sensores 3D. Las soluciones VCSEL son ideales como fuentes de luz en sensores ópticos, lo que permite incluso el reconocimiento complejo en 3D, utilizando diversas tecnologías de sensores ópticos como el tiempo de vuelo (ToF), la luz estructurada y la interferencia de mezclado automático (SMI). Estas tecnologías de detección óptica se basan en fuentes de luz avanzadas, como las matrices VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser), para iluminar una escena o un objeto objetivo.

La detección 3D plantea grandes exigencias a los láseres VCSEL. Deben cumplir amplios requisitos, como el funcionamiento con pulsos ultracortos, la iluminación personalizada (por ejemplo, patrones de puntos), la exploración homogénea, los conjuntos de fuentes de luz aleatorias configurables, el espectro estrecho para reducir el ruido de la luz solar, la alta fiabilidad, los grandes volúmenes y el bajo coste.

¿Qué ventajas ofrecen los láseres VCSEL para la tecnología de sensores ópticos?

Las soluciones de sensores basados en VCSEL de última generación de TRUMPF ofrecen muchas ventajas sobre las tecnologías convencionales, como los láseres de emisión de bordes y los LEDs infrarrojos:

Bajo consumo de energía

El mínimo consumo de energía, de unos pocos milivatios, optimiza el consumo de la batería en las aplicaciones móviles.

Funcionamiento pulsado extremadamente rápido

Los cortos tiempos de subida y bajada permiten un funcionamiento pulsado rápido, lo que es crucial para las aplicaciones ToF.

Integración sencilla

Varias opciones de carcasa, desde SMD hasta carcasas TO, garantizan una fácil integración del producto y funciones adicionales.

Mayor funcionalidad

Las funciones adicionales de los VCSEL modernos, como la microóptica integrada o los fotodiodos para el procesamiento posterior de la señal, favorecen la miniaturización y aumentan la funcionalidad del sensor.

Soluciones a medida

Con décadas de liderazgo tecnológico, TRUMPF confía en las relaciones a largo plazo con sus clientes y en el apoyo a los productos estándar y a las soluciones personalizadas.

Extremadamente fiable

Ya en el pasado, los VCSEL han mostrado mejoras revolucionarias en términos de funcionalidad y fiabilidad. Consiguen una larga vida útil del producto en un amplio rango de temperaturas.

¿Dónde se utiliza la tecnología de sensores ópticos?

La tecnología de sensores 3D, los sensores ópticos y los sensores de imagen con láseres VCSEL se utilizan en muchos campos de aplicación. Algunos ejemplos son la seguridad biométrica 3D de nueva generación, las aplicaciones de medición y detección industrial o la conducción autónoma y LiDAR.

Tecnología de sensores ópticos para la industria

Las aplicaciones de los sensores industriales van desde la medición de oxígeno hasta los codificadores ópticos industriales y los relojes atómicos. Otros ejemplos son la medición de la velocidad, la distancia, la profundidad y la proximidad. La tecnología VCSEL ofrece soluciones de sensores fiables y de alto rendimiento para aplicaciones industriales.

Tecnología de sensores 3D para consumidores

Los fabricantes de electrónica de consumo son importantes usuarios de las aplicaciones de los sensores 3D. Aquí, los sensores y sus capacidades ópticas se utilizan, por ejemplo, para reconocer y escanear rostros. Los VCSEL ofrecen una potente capacidad de iluminación para apoyar las tecnologías de detección óptica avanzada.

Tecnología de sensores 3D para el sector automovilístico

En el sector de la automoción, el número de nuevas aplicaciones para la tecnología de sensores 3D de nueva generación no deja de aumentar. Entre ellos se encuentran los vehículos autónomos con capacidades de autoconducción, como el LiDAR, la supervisión del conductor y los pasajeros y los sistemas de control del conductor.

¿Cómo funciona la tecnología de sensores ópticos?

En la detección de objetos, se combinan diversas tecnologías de detección óptica, como el tiempo de vuelo, la luz estructurada y la interferencia de mezclado automático, con sensores 3D, es decir, sensores ópticos con funciones 3D. Estas tecnologías se basan en una fuente de luz avanzada para iluminar una escena u objeto. Los láseres VCSEL están predestinados para esta tarea y se utilizan en importantes aplicaciones ópticas en fotónica para el diseño de la electrónica moderna.

Diversas tecnologías de sensores ópticos

Tiempo de vuelo (ToF)

ToF directo para la unidad de sensores de distancia

El tiempo de vuelo directo (dToF) se basa en un sistema de iluminación activo. En primer lugar, un diodo VCSEL emite luz láser (fotones) hacia un objetivo. La luz se refleja parcialmente en el objetivo y un sensor óptico (sensor ToF) determina el momento en que llega la luz (fotones). El valor dToF se convierte en una distancia calculando el tiempo de viaje del fotón/2 x la velocidad de la luz. La resolución es de 1 mm.

ToF indirecto para la medición de la profundidad 

El tiempo de vuelo indirecto (iToF) no mide el retardo de un solo pulso de luz, sino que un láser VCSEL emite continuamente luz modulada y el desfase entre esta luz emitida y la luz reflejada se utiliza para calcular la distancia (indirecta, ya que no se basa en el retardo sino en el desfase entre las señales salientes y entrantes). Esto se llama modulación de onda continua (CW), también conocida como desfase CW o iToF.

Luz estructurada

Se proyecta un patrón de puntos sobre una superficie. La luz láser VCSEL ilumina así una escena objetivo y permite que un sensor detecte la distorsión observada y la convierta en información sobre la tercera dimensión del objeto iluminado. De este modo se consigue la altísima precisión que requiere un sensor para aplicaciones ópticas como el reconocimiento facial.

Interferencia de mezclado automático (SMI)

Un punto de luz se proyecta sobre un objeto mediante un VCSEL. El objeto dispersa la luz hacia el láser e interfiere en función de la fase. La potencia del láser es modulada por la retroalimentación del objeto. La potencia del láser modulado se mide con el fotodiodo integrado. Se puede utilizar una corriente láser modulada para medir simultáneamente la distancia y la velocidad.

Un ViP o VCSEL con fotodiodo integrado es un instrumento clave para la tecnología SMI.

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